A Hall Effect-et egy amerikai fizikus, Edwin H.Hall vezette be 1879-ben. Ez az elektromágneses tér mérésén alapul. A szokásos Hall-effektusnak is nevezik. Amikor egy áramvezető vezető merőleges a mágneses mezőre, akkor a keletkező feszültséget az áramútra merőlegesen mérjük. Ahol az áramlás hasonló a csőben áramló folyadékéhoz. Először a vegyi minták osztályozásában alkalmazták. Másodsorban, 2005-ben alkalmazható volt Hall Effect Sensor hol a mágnes egyenáramának mérésére használták, hol az érzékelő álló helyzetben van.
A Hall-effektus elve
A Hall-effektust úgy definiáljuk, mint egy áramtartó vezetőn keletkező feszültség különbségét, keresztirányú a vezető elektromos áramával és az áramra merőleges alkalmazott mágneses mezővel.
Hall-effektus = indukált elektromos tér / áramsűrűség * az alkalmazott mágneses mező - (1)
hall-effektus
Hall-effektus elmélete
Az elektromos áram a töltött részecskék áramlása egy vezető közegben. Az áramló töltések lehetnek negatív töltésűek - elektronok „e-” / pozitív töltésű - lyukak „+”.
Példa
Vegyünk egy vékony, L hosszúságú vezetőlemezt, és csatlakoztassuk a lemez mindkét végét akkumulátorral. Ahol az egyik vég az akkumulátor pozitív végétől a lemez egyik végéhez kapcsolódik, a másik vég pedig az elem negatív végétől a lemez másik végéhez. Most megfigyelhetjük, hogy a negatív töltésből a lemez pozitív végébe áramlik. Ennek a mozgásnak köszönhetően mágneses mező keletkezik.
hall-effektus elmélete
Lorentz Force
Például, ha a vezető közelében egy csupasz mágneset helyezünk el, a mágneses mező megzavarja a töltéshordozók mágneses terét. Ezt az erőt, amely torzítja a töltéshordozók irányát, Lorentz-erőnek nevezzük.
Emiatt az elektronok a lemez egyik végére, a lyukak pedig a lemez másik végére mozognak. Itt a Hall feszültségét a lemezek két oldala között mérjük a-val multiméter . Ez a hatás Hall-effektus néven is ismert. Ahol az áram egyenesen arányos a kitérített elektronokkal, viszont arányos a két lemez közötti potenciálkülönbséggel.
Nagyobb áram esetén nagyobb a kitérő elektron, és ezért megfigyelhetjük a lemezek közötti nagy potenciálkülönbséget.
A Hall feszültsége egyenesen arányos az elektromos árammal és az alkalmazott mágneses térrel.
VH = I B / q n d -- ( két )
I - Az érzékelőben áramló áram
B - Mágneses térerősség
q - Töltés
n - töltéshordozók térfogategységenként
d - Az érzékelő vastagsága
Hall-együttható levezetése
Legyen az IX áram áramsűrűsége, JX-szerese a vezető wt korrekciós területének.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Ohms törvény szerint, ha az áram növekszik, akkor a mező is növekszik. Amit úgy adnak
JX = σ EX , ---- (4)
Ahol σ = az anyag vezetőképessége a vezetőben.
Figyelembe véve a mágneses rúd derékszögének a vezetőhöz vezető fenti példáját, tudjuk, hogy Lorentz erőt tapasztal. Az egyensúlyi állapot elérésekor semmilyen irányban nem folyik a töltés, amelyet úgy ábrázolhatunk,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - elektromos mező / Hall mező az y irányban
Bz - mágneses mező z irányban
VH = - ∫0w EY nap = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Ahol RH = 1 / nq ———— (8)
Hall-effektus mértékegységei: m3 / C
Csarnok mobilitása
µ p vagy µ n = σ n RH ———— (9)
A csarnok mobilitását úgy határozzuk meg, hogy µ p vagy µ n az elektronok és furatok miatti vezetőképesség.
Mágneses fluxus sűrűség
Meghatározása a mágneses fluxus nagysága egy olyan területen, amely a mágneses fluxus irányához merőleges.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Hall-effektus fémekben és félvezetőkben
Az elektromos tér és a mágneses tér szerint a közegben mozgó töltéshordozók bizonyos ellenállást tapasztalnak a hordozók és szennyeződések, valamint a rezgés alatt álló anyag hordozók és atomok közötti szétszóródás miatt. Ezért minden hordozó szétszóródik és elveszíti energiáját. Amit a következő egyenlet képviselhet
hall-effektus a fémekben és a félvezetőkben
F retardált = - mv / t , ----- (tizenegy)
t = átlagos idő a szórási események között
Newtons másodperc törvénye szerint
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = a hordozó tömege
Állandó állapot bekövetkezésekor a „v” paramétert figyelmen kívül hagyják
Ha ’B’ z-koordinátán van, akkor megszerezhetünk ’v’ egyenletek halmazát
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- ( tizenöt )
Tudjuk Jx = n q vx ————— (1 6)
A fenti egyenleteket behelyettesítve úgy módosíthatjuk
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)
Tudjuk
σ n q2 t / m ---- ( húsz )
σ = vezetőképesség
t = relaxációs idő
és
wc q Bz / m ----- ( huszonegy )
wc = ciklotron frekvencia
A ciklotron frekvenciája a töltés mágneses mezőjének frekvenciája. Ami a mező erőssége.
Amit a következő esetekben meg lehet magyarázni, hogy megtudjuk, nem erős-e és / vagy a „t” rövid
(I) eset: Ha wc t<< 1
Gyenge mezőhatárt jelez
Ii. Eset: Ha wc t >> 1
Erős mezőhatárt jelez.
Előnyök
A Hall-effektus előnyei a következők.
- A működési sebesség nagy, azaz 100 kHz
- Műveletek ciklusa
- Kapacitás nagy áram mérésére
- Meg tudja mérni a Zero sebességet.
Hátrányok
A hall-effektus hátrányai a következők.
- 10 cm-nél nagyobb áram áramlását nem tudja mérni
- A hőmérséklet nagy hatással van a hordozókra, ami közvetlenül arányos
- Mágneses tér hiányában is kis feszültség figyelhető meg, amikor az elektródák középen vannak.
A Hall Effect alkalmazásai
A hall-effektus alkalmazásai a következőket tartalmazzák.
- Mágneses mező szenor
- Szaporításra használják
- Az egyenáram méréséhez Hall Effect Tong Tester-t használ
- Mérhetjük a fázisszögeket
- Mérhetjük a lineáris elmozdulások átalakítóját is
- Űrhajók meghajtása
- Tápellátás érzékelése
Így a Hall-effektus alapján Elektromágneses elv. Itt láthattuk a Hall-együttható levezetését, a Hall-effektust a fémekben és a Félvezetők . Itt van egy kérdés: Hogyan alkalmazható a Hall Effect nulla sebességű üzemben?
