Эффект Холла был введен американским физиком Эдвином Холлом в 1879 году. Он основан на измерении электромагнитного поля. Его также называют обычным эффектом Холла. Когда токопроводящий проводник перпендикулярен магнитному полю, генерируемое напряжение измеряется под прямым углом к пути тока. Где текущий поток аналогичен течению жидкости по трубе. Впервые он был применен при классификации химических образцов. Во-вторых, это было применимо в Датчик эффекта Холла где он использовался для измерения постоянного поля магнита, где датчик остается неподвижным.
Принцип эффекта Холла
Эффект Холла определяется как разность напряжений, генерируемых на проводнике с током, поперек электрического тока в проводнике и приложенного магнитного поля, перпендикулярного току.
Эффект Холла = индуцированное электрическое поле / плотность тока * приложенное магнитное поле - (1)
эффект Холла
Теория эффекта Холла
Электрический ток определяется как поток заряженных частиц в проводящей среде. Текущие заряды могут быть либо отрицательно заряженными - электроны «e-», либо положительно заряженными - дырками «+».
Пример
Рассмотрим тонкую проводящую пластину длиной L и соединим оба конца пластины с батареей. Когда один конец соединен с положительным концом батареи с одним концом пластины, а другой конец соединен с отрицательным концом батареи с другим концом пластины. Теперь мы наблюдаем, что в настоящее время начинает течь от отрицательного заряда к положительному концу пластины. Благодаря этому движению создается магнитное поле.
теория эффекта Холла
Лоренц Форс
Например, если мы разместим магнитную заглушку рядом с проводником, магнитное поле будет нарушать магнитное поле носителей заряда. Эта сила, искажающая направление носителей заряда, известна как сила Лоренца.
Благодаря этому электроны переместятся к одному концу пластины, а отверстия переместятся к другому концу пластины. Здесь напряжение Холла измеряется между двумя сторонами пластин с мультиметр . Этот эффект также известен как эффект Холла. Где ток прямо пропорционален отклоненным электронам, в свою очередь, пропорционален разности потенциалов между обеими пластинами.
Чем больше ток, тем больше отклоненные электроны, и, следовательно, мы можем наблюдать большую разность потенциалов между пластинами.
Напряжение Холла прямо пропорционально электрическому току и приложенному магнитному полю.
VH = I B / q n d -- ( два )
I - Ток, протекающий в датчике
B - Напряженность магнитного поля
q - Заряд
n - носители заряда в единице объема
d - Толщина датчика
Вывод коэффициента Холла
Пусть ток IX - это плотность тока, JX, умноженная на коррекционную площадь проводника wt.
IX = JX вес = n q vx w t ---- (3)
Согласно закону Ома, если ток увеличивается, поле также увеличивается. Что дается как
JX = σ EX , ---- (4)
Где σ = проводимость материала в проводнике.
Рассмотрев приведенный выше пример размещения магнитного стержня под прямым углом к проводнику, мы знаем, что на него действует сила Лоренца. При достижении устойчивого состояния не будет потока заряда в любом направлении, что можно представить как
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - электрическое поле / поле Холла в y-направлении
Bz - магнитное поле в z-направлении
VH = - ∫0w EY день = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Где RH = 1 / nq ———— (8)
Единицы эффекта Холла: м3 / C
Подвижность зала
µ p или µ n = σ n R H ———— (9)
Подвижность Холла определяется как µ p или µ n - проводимость, обусловленная электронами и дырками.
Плотность магнитного потока
Он определяется как величина магнитного потока в области, взятой под прямым углом к направлению магнитного потока.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Эффект Холла в металлах и полупроводниках.
В соответствии с электрическим полем и магнитным полем носители заряда, которые движутся в среде, испытывают некоторое сопротивление из-за рассеяния между носителями и примесями, наряду с носителями и атомами материала, которые подвергаются вибрации. Следовательно, каждый носитель рассеивается и теряет свою энергию. Что может быть представлено следующим уравнением
эффект Холла в металлах и полупроводниках
F отсталый = - мв / т , ----- ( 11 )
t = среднее время между событиями рассеяния
Согласно закону секунд Ньютона,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = масса носителя
Когда наступает устойчивое состояние, параметром 'v' пренебрегают.
Если 'B' находится по координате z, мы можем получить набор уравнений 'v'
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / м ---- ( пятнадцать )
Мы знаем это Jx = n q vx ————— (1 6)
Подставляя в приведенные выше уравнения, мы можем изменить его как
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)
Мы знаем это
σ n q2 т / м ---- ( 20 )
σ = проводимость
t = время релаксации
и
туалет q Bz / м ----- ( 21 )
wc = циклотронная частота
Циклотронная частота определяется как частота вращения заряда в магнитном поле. Какая сила поля.
Что можно объяснить в следующих случаях, чтобы узнать, является ли он слабым и / или 't' короткое
Случай (i): если wc t<< 1
Это указывает на ограничение слабого поля
Случай (ii): если wc t >> 1
Это указывает на ограничение сильного поля.
Преимущества
К преимуществам эффекта холла можно отнести следующее.
- Скорость работы высокая, т.е. 100 кГц
- Цикл операций
- Возможность измерения большого тока
- Он может измерять нулевую скорость.
Недостатки
К недостаткам эффекта холла можно отнести следующее.
- Он не может измерить поток тока более 10 см
- На носители оказывает большое влияние температура, которая прямо пропорциональна
- Даже в отсутствие магнитного поля небольшое напряжение наблюдается, когда электроды находятся в центре.
Применение эффекта Холла
Применение эффекта Холла включает следующее.
- Сеньор магнитного поля
- Используется для умножения
- Для измерения постоянного тока используется тестер на эффекте Холла.
- Мы можем измерять фазовые углы
- Мы также можем измерить датчик линейных перемещений.
- Движение космического корабля
- Измерение источника питания
Таким образом Эффект Холла основан на Электромагнитный принцип. Здесь мы видели вывод коэффициента Холла, а также эффект Холла в металлах и Полупроводники . Возникает вопрос: как применить эффект Холла при работе на нулевой скорости?
