Hiệu ứng Hall được nhà vật lý người Mỹ Edwin H.Hall giới thiệu vào năm 1879. Nó dựa trên phép đo trường điện từ. Nó cũng được đặt tên là Hiệu ứng Hall thông thường. Khi một dây dẫn mang dòng điện vuông góc với từ trường, một điện áp tạo ra được đo vuông góc với đường đi của dòng điện. Trường hợp dòng điện chảy tương tự như dòng chất lỏng chảy trong ống. Đầu tiên nó được áp dụng trong việc phân loại các mẫu hóa chất. Thứ hai, nó đã được áp dụng trong Cảm biến hiệu ứng hall nơi nó được sử dụng để đo trường DC của nam châm, nơi cảm biến được giữ cố định.
Nguyên tắc của Hiệu ứng Hall
Hiệu ứng Hall được định nghĩa là hiệu điện thế được tạo ra trên một vật dẫn mang dòng điện, có phương ngang với dòng điện trong vật dẫn và từ trường đặt vuông góc với dòng điện.
Hiệu ứng Hall = điện trường cảm ứng / mật độ dòng điện * từ trường tác dụng - (1)
hiệu ứng phòng
Lý thuyết về Hiệu ứng Hall
Dòng điện được định nghĩa là dòng chảy của các hạt mang điện trong môi trường dẫn điện. Các điện tích đang chạy có thể mang điện Âm - Các electron ‘e-‘ / Tích điện dương - Các lỗ ‘+’.
Thí dụ
Xét một tấm dẫn mỏng có chiều dài L và nối hai đầu của tấm bằng một pin. Trong đó một đầu được nối từ đầu dương của pin với một đầu của tấm pin và một đầu khác được nối từ đầu âm của pin với đầu khác của tấm. Bây giờ chúng ta quan sát thấy rằng hiện tại bắt đầu chảy từ điện tích âm đến đầu dương của tấm. Do chuyển động này, một từ trường được tạo ra.
lý thuyết về hiệu ứng hội trường
Lực lượng Lorentz
Ví dụ, nếu chúng ta đặt một từ trần gần dây dẫn, từ trường sẽ làm nhiễu loạn từ trường của các hạt mang điện. Lực này làm biến dạng hướng của các hạt tải điện được gọi là lực Lorentz.
Do đó, các electron sẽ di chuyển đến một đầu của tấm và các lỗ trống sẽ di chuyển đến đầu khác của tấm. Ở đây điện áp Hall được đo giữa hai mặt của tấm bằng đồng hồ vạn năng . Hiệu ứng này còn được gọi là Hiệu ứng Hall. Trong đó dòng điện tỷ lệ thuận với các điện tử bị lệch tỷ lệ thuận với hiệu điện thế giữa cả hai bản.
Càng lớn, dòng điện càng lớn thì các electron bị lệch và do đó chúng ta có thể quan sát thấy sự chênh lệch điện thế cao giữa các tấm.
Hall Hiệu điện thế tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện và từ trường đặt vào.
VH = I B / q n d -- ( hai )
I - Dòng điện chạy trong Cảm biến
B - Cường độ từ trường
q - Phí
n - tính phí nhà cung cấp dịch vụ trên một đơn vị khối lượng
d - Độ dày của cảm biến
Suy ra hệ số Hall
Gọi dòng điện IX là mật độ dòng điện, JX nhân với diện tích chỉnh hướng của vật dẫn wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Theo định luật Ohms, nếu dòng điện tăng thì trường cũng tăng. Được cho là
JX = σ EX , ----( 4 )
Trong đó σ = độ dẫn của vật liệu trong vật dẫn.
Khi xem xét ví dụ trên về việc đặt một thanh từ vuông góc với dây dẫn, chúng ta biết rằng nó chịu tác dụng của lực Lorentz. Khi đạt đến trạng thái ổn định sẽ không có dòng điện tích theo bất kỳ hướng nào có thể được biểu diễn là,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - điện trường / trường Hall theo hướng y
Bz - từ trường theo hướng z
VH = - ∫0w ngày EY = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Trong đó RH = 1 / nq ———— (8)
Đơn vị hiệu ứng Hall: m3 / C
Phòng di động
µ p hoặc µ n = σ n R H ———— (9)
Độ linh động của Hall được định nghĩa là µ p hoặc µ n là độ dẫn điện do các electron và lỗ trống.
Mật độ từ thông
Nó được định nghĩa là lượng từ thông trong một khu vực có góc vuông với hướng của từ thông.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Hiệu ứng Hall trong kim loại và chất bán dẫn
Theo điện trường và từ trường, các hạt tải điện đang chuyển động trong môi trường sẽ chịu một số lực cản do sự tán xạ giữa các hạt tải điện và tạp chất, cùng với các hạt tải điện và nguyên tử của vật chất đang bị dao động. Do đó mỗi hạt tải điện phân tán và mất năng lượng của nó. Có thể được biểu diễn bằng phương trình sau
hiệu ứng hội trường-trong-kim loại-và chất bán dẫn
F chậm phát triển = - mv / t , ----- (mười một)
t = thời gian trung bình giữa các sự kiện phân tán
Theo luật giây Newtons,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = khối lượng của vật mang
Khi trạng thái ổn định xảy ra, tham số 'v' sẽ bị bỏ qua
Nếu 'B' dọc theo tọa độ z, chúng ta có thể thu được một tập phương trình 'v'
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- ( mười lăm )
Chúng ta biết rằng Jx = n q vx ————— (1 6)
Thay vào các phương trình trên, chúng ta có thể sửa đổi nó thành
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)
Chúng ta biết rằng
σ n q2 t / m ---- ( hai mươi )
σ = độ dẫn điện
t = thời gian thư giãn
và
wc q Bz / m ----- ( hai mươi mốt )
wc = tần số cyclotron
Tần số Cyclotron được định nghĩa là tần số quay của một điện tích trong từ trường. Lĩnh vực nào là thế mạnh.
Có thể giải thích điều nào trong các trường hợp sau để biết nó không mạnh và / hoặc “t” ngắn
Trường hợp (i): Nếu wc t<< 1
Nó chỉ ra một giới hạn trường yếu
Trường hợp (ii): Nếu wc t >> 1
Nó chỉ ra một giới hạn trường mạnh.
Ưu điểm
Những lợi thế của hiệu ứng hội trường bao gồm những điều sau đây.
- Tốc độ hoạt động cao, tức là 100 kHz
- Vòng lặp hoạt động
- Công suất đo dòng điện lớn
- Nó có thể đo tốc độ Zero.
Nhược điểm
Những nhược điểm của hiệu ứng hội trường bao gồm những điều sau đây.
- Nó không thể đo dòng điện lớn hơn 10cm
- Có một ảnh hưởng lớn của nhiệt độ lên chất mang, tỷ lệ thuận với
- Ngay cả trong trường hợp không có từ trường, vẫn có thể quan sát thấy điện áp nhỏ khi các điện cực ở tâm.
Các ứng dụng của Hiệu ứng Hall
Các ứng dụng của hiệu ứng hội trường bao gồm những điều sau đây.
- Từ trường senor
- Dùng để nhân
- Để đo dòng điện một chiều, nó sử dụng Máy đo Tông hiệu Hall
- Chúng ta có thể đo góc pha
- Chúng tôi cũng có thể đo bộ chuyển đổi dịch chuyển tuyến tính
- Động cơ tàu vũ trụ
- Cảm biến nguồn điện
Do đó, Hiệu ứng phòng dựa trên Điện từ nguyên tắc. Ở đây chúng ta đã thấy sự suy ra của Hệ số Hall, cũng như Hiệu ứng Hall trong Kim loại và Chất bán dẫn . Đây là một câu hỏi, Hiệu ứng Hall áp dụng như thế nào trong hoạt động Zero speed?
