Hall Effect blev introduceret af en amerikansk fysiker Edwin H. Hall i år 1879. Den er baseret på måling af det elektromagnetiske felt. Det er også navngivet som almindelig Hall-effekt. Når en strømførende leder er vinkelret på et magnetfelt, måles en genereret spænding vinkelret på strømstien. Hvor strømmen svarer til væskestrømmen i et rør. For det første blev den anvendt i klassificeringen af kemiske prøver. For det andet var det anvendeligt i Hall-effekt-sensor hvor det blev brugt til at måle DC-felter i magneten, hvor sensoren holdes stille.
Princippet om Hall Effect
Hall-effekt defineres som forskellen i spænding genereret over en strømførende leder, er på tværs af en elektrisk strøm i lederen og et påført magnetfelt vinkelret på strømmen.
Hall-effekt = induceret elektrisk felt / strømtæthed * det anvendte magnetfelt - (1)
hall-effekt
Teori om Hall Effect
Elektrisk strøm defineres som strømmen af ladede partikler i et ledende medium. De ladninger, der flyder, kan enten være negativt ladede - elektroner 'e-' / positivt ladede - huller '+'.
Eksempel
Overvej en tynd ledende plade med længden L, og forbind begge ender af en plade med et batteri. Hvor den ene ende er forbundet fra den positive ende af et batteri til den ene ende af pladen, og en anden ende er forbundet fra den negative ende af et batteri til den anden ende af pladen. Nu observerer vi, at i øjeblikket begynder at strømme fra negativ ladning til den positive ende af pladen. På grund af denne bevægelse genereres et magnetfelt.
teori-om-hall-effekt
Lorentz Force
For eksempel, hvis vi placerer en magnetisk bar i nærheden af lederen, vil magnetfeltet forstyrre magnetfeltet for ladningsbærere. Denne kraft, der forvrider retningen af ladebærere, er kendt som Lorentz-styrken.
På grund af dette bevæger elektronerne sig til den ene ende af pladen, og huller bevæger sig til den anden ende af pladen. Her måles Hall-spænding mellem to sider af pladerne med en multimeter . Denne effekt er også kendt som Hall-effekten. Hvor strømmen er direkte proportional med afbøjede elektroner, er den igen proportional med potentialforskellen mellem begge plader.
Større strøm er større de afbøjede elektroner, og derfor kan vi observere den høje potentialeforskel mellem pladerne.
Hall-spænding er direkte proportional med den elektriske strøm og det anvendte magnetfelt.
VH = I B / q n d - (to)
I - Strøm, der flyder i sensoren
B - Magnetisk feltstyrke
q - Oplad
n - ladebærere pr. volumenhed
d - Tykkelse af sensoren
Afledning af Hall-koefficient
Lad strøm IX er strømtæthed, JX gange lederens korrektionsareal wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
I henhold til Ohms-loven øges feltet også, hvis strømforøgelsen øges. Hvilket er givet som
JX = σ EX , ---- (4)
Hvor σ = materialets ledningsevne i lederen.
Når vi overvejer ovenstående eksempel på at placere en magnetisk stang vinkelret på lederen, ved vi, at den oplever Lorentz-kraft. Når en stabil tilstand er nået, vil der ikke være nogen strøm af ladning i nogen retning, der kan repræsenteres 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)
Enheder med Hall Effect: m3 / C
Hall mobilitet
µp eller µn = σ nRH ———— (9)
Hallmobilitet er defineret som µp eller µn er ledningsevne på grund af elektroner og huller.
Magnetisk fluxdensitet
Det defineres som mængden af magnetisk flux i et område taget vinkelret på magnetfluxens retning.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Hall-effekt i metaller og halvleder
Ifølge det elektriske felt og magnetfeltet oplever ladebærerne, der bevæger sig i mediet, en vis modstand på grund af spredning mellem bærere og urenheder sammen med bærere og atomer af materiale, der gennemgår vibrationer. Derfor spreder hver bærer og mister sin energi. Hvilket kan repræsenteres ved følgende ligning
hall-effekt-i-metaller-og-halvledere
F retarderet = - mv / t , ----- ( elleve )
t = gennemsnitlig tid mellem spredningshændelser
Ifølge Newtons sekunder lov,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = bærerens masse
Når der opstår en stabil tilstand, ignoreres parameteren 'v'
Hvis 'B' er langs z-koordinaten, kan vi få et sæt '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 ved det Jx = n q vx ————— (1 6)
Ved at erstatte i ovenstående ligninger kan vi ændre 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 ved det
σ n q2 t / m ---- (tyve)
σ = ledningsevne
t = afslapningstid
og
wc q Bz / m ----- ( enogtyve )
wc = cyklotronfrekvens
Cyklotronfrekvens defineres som i en magnetisk feltfrekvens for en opladnings rotation. Hvilket er markens styrke.
Hvilket kan forklares i de følgende tilfælde for at vide, om det ikke er stærkt og / eller “t” er kort
Sag (i): Hvis wc t<< 1
Det indikerer en svag feltgrænse
Sag (ii): Hvis wc t >> 1
Det indikerer en stærk feltgrænse.
Fordele
Fordelene ved hall-effekten inkluderer følgende.
- Driftshastigheden er høj, dvs. 100 kHz
- Loop af operationer
- Kapacitet til at måle stor strøm
- Det kan måle nul hastighed.
Ulemper
Ulemperne ved hall-effekten inkluderer følgende.
- Det kan ikke måle strømmen større end 10 cm
- Der er en stor effekt af temperatur på bærere, som er direkte proportional
- Selv i fravær af et magnetfelt observeres lille spænding, når elektroderne er centreret.
Anvendelser af Hall Effect
Anvendelserne af hall-effekten inkluderer følgende.
- Magnetfelt senor
- Bruges til multiplikation
- Til måling af jævnstrøm bruger den Hall Effect Tong Tester
- Vi kan måle fasevinkler
- Vi kan også måle transducer med lineær forskydning
- Rumfartøjets fremdrift
- Strømforsyning sensing
Således er den Hall-effekt er baseret på Elektromagnetisk princip. Her har vi set afledningen af Hall-koefficient, også Hall-effekt i metaller og Halvledere . Her er et spørgsmål, hvordan kan Hall Effect anvendes i nulhastighedsdrift?
