Hall Effect ble introdusert av en amerikansk fysiker Edwin H.Hall i år 1879. Den er basert på måling av det elektromagnetiske feltet. Den blir også kalt som vanlig Hall Effect. Når en strømførende leder er vinkelrett på et magnetfelt, måles en generert spenning vinkelrett på strømbanen. Der strømmen er lik den for væske som strømmer i et rør. For det første ble den brukt i klassifiseringen av kjemiske prøver. For det andre var det aktuelt i Hall Effect Sensor hvor den ble brukt til å måle DC-felt i magneten, hvor sensoren holdes stille.
Prinsipp for Hall Effect
Hall Effect er definert som forskjellen i spenning som genereres over en strømførende leder, er tverrgående til en elektrisk strøm i lederen og et påført magnetfelt vinkelrett på strømmen.
Hall Effect = indusert elektrisk felt / strømtetthet * det påførte magnetfeltet -(1)
hall-effekt
Theory of Hall Effect
Elektrisk strøm er definert som strømmen av ladede partikler i et ledende medium. Ladningene som strømmer kan enten være negativt ladet - Elektroner ‘e-‘ / Positivt ladet - Hull ‘+’.
Eksempel
Tenk på en tynn ledende plate med lengde L og koble begge ender av en plate med et batteri. Hvor den ene enden er koblet fra den positive enden av et batteri til den ene enden av platen, og en annen ende er koblet fra den negative enden av et batteri til den andre enden av platen. Nå observerer vi at for tiden begynner å strømme fra negativ ladning til den positive enden av platen. På grunn av denne bevegelsen genereres et magnetfelt.
teori-om-hall-effekt
Lorentz Force
For eksempel, hvis vi plasserer en magnetisk bar i nærheten av lederen, vil magnetfeltet forstyrre magnetfeltet til ladebærere. Denne styrken som forvrenger retningen til ladebærere er kjent som Lorentz-styrken.
På grunn av dette vil elektronene bevege seg til den ene enden av platen, og hullene vil bevege seg til en annen ende av platen. Her måles Hall-spenning mellom to sider av platene med a multimeter . Denne effekten er også kjent som Hall Effect. Der strømmen er direkte proporsjonal med avbøyde elektroner, i sin tur proporsjonal med potensialforskjellen mellom begge platene.
Større strøm er større de avbøyde elektronene, og derfor kan vi observere den høye potensialforskjellen mellom platene.
Hall Voltage er direkte proporsjonal med den elektriske strømmen og det påførte magnetfeltet.
VH = I B / q n d - (to)
I - Strøm som strømmer i sensoren
B - Magnetisk feltstyrke
q - Lad opp
n - ladebærere per volumsenhet
d - Tykkelse på sensoren
Utledning av hallkoeffisient
La nåværende IX være strømtetthet, JX ganger korrigeringsarealet til lederen wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
I følge Ohms-loven øker også feltet hvis strøm øker. Som er gitt som
JX = σ EX , ---- (4)
Hvor σ = materialets ledningsevne i lederen.
Når vi vurderer eksemplet ovenfor for å plassere en magnetisk stang rett vinkel mot lederen, vet vi at den opplever Lorentz-kraft. Når en stabil tilstand er nådd, vil det ikke være noen strøm av ladning i noen retning som kan representeres som,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - elektrisk felt / Hall-felt i y-retning
Bz - magnetfelt i z-retning
VH = - ∫0w EY dag = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Hvor RH = 1 / nq ———— (8)
Enheter med Hall Effect: m3 / C
Hall mobilitet
µ p eller µ n = σ n R H ———— (9)
Hallmobilitet er definert som µp eller µn er ledningsevne på grunn av elektroner og hull.
Magnetisk flytdensitet
Det er definert som mengden magnetisk strømning i et område tatt rett vinkler i retning av magnetisk strømning.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Hall-effekt i metaller og halvleder
I følge det elektriske feltet og magnetfeltet opplever ladebærerne som beveger seg i mediet noe motstand på grunn av spredning mellom bærere og urenheter, sammen med bærere og atomer av materiale som gjennomgår vibrasjon. Derfor sprer hver bærer og mister energien. Som kan representeres av følgende ligning
hall-effekt-i-metaller-og-halvledere
F retard = - mv / t , ----- (elleve)
t = gjennomsnittlig tid mellom spredningshendelser
I følge Newtons sekunder lov,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = bærerens masse
Når en stabil tilstand oppstår, vil parameteren ’v’ bli neglisjert
Hvis 'B' er langs z-koordinaten, kan vi få et sett med 'v' ligninger
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ---- (1. 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (femten)
Vi vet det Jx = n q vx ————— (1 6)
Ved å erstatte i ligningene ovenfor kan vi endre det som
Jx = (σ / (1 + (wc t) 2)) (Ex + wc t Ey) ———– (1 7)
J y = (σ * (Ey - wc t Ex) / (1 + (wc t) 2 ) ———- (1 8)
Jz = σ Ez ———— (1 9)
Vi vet det
σ n q2 t / m ---- ( tjue )
σ = ledningsevne
t = avslapningstid
og
wc q Bz / m ----- ( tjueen )
wc = syklotronfrekvens
Syklotronfrekvens er definert som i en magnetisk feltfrekvens for en ladnings rotasjon. Som er styrken på feltet.
Som kan forklares i følgende tilfeller for å vite om den ikke er sterk og / eller “t” er kort
Sak (i): Hvis wc t<< 1
Det indikerer en svak feltgrense
Sak (ii): Hvis wc t >> 1
Det indikerer en sterk feltgrense.
Fordeler
Fordelene med hall-effekten inkluderer følgende.
- Driftshastigheten er høy, dvs. 100 kHz
- Sløyfe av operasjoner
- Kapasitet til å måle stor strøm
- Den kan måle null hastighet.
Ulemper
Ulempene med hall-effekten inkluderer følgende.
- Den kan ikke måle strømmen som er større enn 10 cm
- Det er en stor effekt av temperatur på bærere, som er direkte proporsjonal
- Selv i fravær av magnetfelt observeres liten spenning når elektrodene er sentrert.
Anvendelser av Hall Effect
Anvendelsene av hall-effekten inkluderer følgende.
- Magnetfelt senor
- Brukes til multiplikasjon
- For likestrømsmåling bruker den Hall Effect Tong Tester
- Vi kan måle fasevinkler
- Vi kan også måle transdusere for lineære forskyvninger
- Romfart fremdrift
- Strømforsyning sensing
Dermed er den Hall-effekt er basert på Elektromagnetisk prinsipp. Her har vi sett avledningen av Hall Koefficient, også Hall Effect in Metals og Halvledere . Her er et spørsmål, hvordan kan Hall Effect brukes i nullhastighetsoperasjon?
