Ang Hall Effect ay ipinakilala ng isang American Physicist na si Edwin H.Hall noong taong 1879. Ito ay batay sa pagsukat ng electromagnetic field. Pinangalanan din ito bilang ordinaryong Hall Effect. Kapag ang isang kasalukuyang nagdadala ng konduktor ay patayo sa isang magnetic field, ang isang boltahe na nabuo ay sinusukat sa mga tamang anggulo sa kasalukuyang landas. Kung saan ang kasalukuyang daloy ay katulad ng likidong dumadaloy sa isang tubo. Una ito ay inilapat sa pag-uuri ng mga sample ng kemikal. Pangalawa, nalalapat ito sa Sensor ng Epekto ng Hall kung saan ito ginamit upang sukatin ang mga patlang DC ng pang-akit, kung saan ang sensor ay nananatiling nakatigil.
Prinsipyo ng Epekto ng Hall
Ang Hall Effect ay tinukoy bilang pagkakaiba sa boltahe na nabuo sa isang kasalukuyang konduktor na nagdadala, ay nakahalang sa isang kasalukuyang kuryente sa conductor at isang inilapat na magnetikong patlang na patayo sa kasalukuyang.
Hall Effect = sapilitan electric field / kasalukuyang density * ang inilapat na magnetic field - (1)
hall-effect
Teorya ng Hall Effect
Ang Kasalukuyang Kuryente ay tinukoy bilang ang daloy ng mga sisingilin na mga partikulo sa isang daluyan ng pagsasagawa. Ang mga singil na dumadaloy ay maaaring maging Negatibong singil - Mga elektron na ‘e-‘ / Positibong singil - Mga butas na ‘+’.
Halimbawa
Isaalang-alang ang isang manipis na pagsasagawa ng plato ng haba L at ikonekta ang parehong mga dulo ng isang plato gamit ang isang baterya. Kung saan ang isang dulo ay konektado mula sa positibong dulo ng isang baterya sa isang dulo ng plato at ang isa pang dulo ay konektado mula sa negatibong dulo ng isang baterya patungo sa isa pang dulo ng plato. Ngayon ay naobserbahan namin na kasalukuyang nagsisimulang dumadaloy mula sa negatibong pagsingil hanggang sa positibong dulo ng plato. Dahil sa paggalaw na ito, nabuo ang isang magnetic field.
teorya-ng-bulwagan-epekto
Lorentz Force
Halimbawa, kung maglalagay kami ng isang magnet na hubad sa malapit sa konduktor ang magnetic field ay makagambala sa magnetikong patlang ng mga carrier ng singil. Ang puwersang ito na ang pagbaluktot ng direksyon ng mga carrier ng singil ay kilala bilang Lorentz force.
Dahil dito, lilipat ang mga electron sa isang dulo ng plato at ang mga butas ay lilipat sa isa pang dulo ng plato. Dito sinusukat ang boltahe ng Hall sa pagitan ng dalawang panig ng mga plato na may a multimeter . Ang epektong ito ay kilala rin bilang Hall Effect. Kung saan ang kasalukuyang ay direktang proporsyonal sa mga nailihis na mga electron naman ay katimbang sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng parehong mga plato.
Mas malaki ang kasalukuyang mas malaki ay ang mga naka-defect na electron at kaya maaari nating obserbahan ang mataas na potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plate.
Ang Hall Voltage ay direktang proporsyonal sa kasalukuyang kuryente at inilapat na magnetic field.
VH = I B / q n d -- ( dalawa )
I - Kasalukuyang dumadaloy sa Sensor
B - Lakas ng Magnetic Field
q - Singil
n - singil ang mga carrier sa dami ng yunit
d - Kapal ng sensor
Paggaling ng Hall Coefficient
Hayaan ang kasalukuyang IX ay kasalukuyang density, JX beses ang correctional area ng conductor wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Ayon sa batas ng Ohms, kung kasalukuyang tumataas ang patlang din ay nagdaragdag. Alin ang ibinigay bilang
JX = σ EX , ---- (4)
Kung saan σ = conductivity ng materyal sa conductor.
Sa isinasaalang-alang ang halimbawa sa itaas ng paglalagay ng isang kanang bar ng kanang anggulo sa conductor alam namin na nakakaranas ito ng lakas na Lorentz. Kapag naabot ang isang matatag na estado ay walang daloy ng pagsingil sa anumang direksyon na maaaring kinatawan bilang,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - larangan ng kuryente / Patlang ng Hall sa y-direksyon
Bz - magnetic field sa z-direction
VH = - ∫0w EY day = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Kung saan RH = 1 / nq ———— (8)
Mga Yunit ng Epekto ng Hall: m3 / C
Pagkilos sa Hall
µ p o µ n = σ n R H ———— (9)
Ang paglipat ng Hall ay tinukoy bilang µ p o µ n ay conductivity dahil sa mga electron at hole.
Density ng Magnetic Flux
Ito ay tinukoy bilang ang dami ng magnetic flux sa isang lugar na kinunan ng tamang mga anggulo sa direksyon ng magnetic flux.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Epekto ng Hall sa Mga Metal at Semiconductor
Ayon sa larangan ng kuryente at larangan ng magnetikong ang mga carrier ng singil na gumagalaw sa daluyan ay nakakaranas ng ilang paglaban dahil sa pagkalat sa pagitan ng mga carrier at impurities, kasama ang mga carrier at atomo ng materyal na sumasailalim ng panginginig. Samakatuwid ang bawat carrier ay nagkakalat at nawawalan ng lakas. Alin ang maaaring kinatawan ng sumusunod na equation
hall-effect-in-metal-at-semiconductors
Nag-retard si F = - mv / t , ----- (labing-isang)
t = average na oras sa pagitan ng mga nagkakalat na kaganapan
Ayon sa batas ng segundo ng Newtons,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = masa ng carrier
Kapag nangyari ang isang matatag na estado ang parameter 'v' ay papabayaan
Kung ang 'B' ay nasa z-coordinate maaari tayong makakuha ng isang hanay ng 'v' equation
vx = (qT Hal) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (kinse)
Alam natin yan Jx = n q vx ————— (1 6)
Ang pagpalit sa mga equation sa itaas ay maaari nating baguhin ito bilang
Jx = (σ / (1 + (wc t) 2)) (Hal + wc t Ey) ———– (1 7)
J y = (σ * (Ey - wc t Ex) / (1 + (wc t) 2 ) ———- (1 8)
Jz = σ Ez ———— (1 9)
Alam natin yan
σ n q2 t / m ---- (dalawampu't)
σ = conductivity
t = oras ng pagpapahinga
at
wc q Bz / m ----- ( dalawampu't isa )
wc = dalas ng cyclotron
Ang Frequency ng Cyclotron ay tinukoy bilang isang dalas ng magnetikong patlang ng pag-ikot ng isang pagsingil. Alin ang lakas ng bukid.
Alin ang maaaring ipaliwanag sa mga sumusunod na kaso upang malaman kung ito ay hindi malakas at / o ang 't' ay maikli
Kaso (i): Kung wc t<< 1
Ipinapahiwatig nito ang isang mahinang limitasyon sa patlang
Kaso (ii): Kung wc t >> 1
Ito ay nagpapahiwatig ng isang malakas na limitasyon sa patlang.
Mga kalamangan
Ang mga pakinabang ng hall-effect ay kasama ang mga sumusunod.
- Ang bilis ng pagpapatakbo ay mataas ibig sabihin, 100 kHz
- Loop ng mga operasyon
- Kapasidad upang sukatin ang malaking kasalukuyang
- Masusukat nito ang bilis ng Zero.
Mga Dehado
Ang mga kawalan ng hall-effect ay kasama ang mga sumusunod.
- Hindi nito masusukat ang daloy ng kasalukuyang mas malaki sa 10cm
- Mayroong isang malaking epekto ng temperatura sa mga carrier, na direktang proporsyonal
- Kahit na sa kawalan ng isang magnetic field na maliit na boltahe ay sinusunod kapag ang mga electrodes ay nasa gitna.
Mga Aplikasyon ng Epekto ng Hall
Ang mga aplikasyon ng hall-effect ay nagsasama ng mga sumusunod.
- Magnetic Field senor
- Ginamit para sa pagpaparami
- Para sa direktang kasalukuyang pagsukat, gumagamit ito ng Hall Effect Tong Tester
- Maaari naming sukatin ang mga anggulo ng phase
- Masusukat din natin ang Linear displacements transducer
- Paggalaw ng spacecraft
- Sensing ng supply ng kuryente
Kaya, ang Epekto ng Hall ay batay sa Electro-magnetic prinsipyo. Nakita natin dito ang paghuhugpong ng Hall Coefficient, pati na rin ang Hall Effect sa Mga Metal at Semiconductors . Narito ang isang katanungan, Paano naaangkop ang Hall Effect sa pagpapatakbo ng bilis ng Zero?
