Hall Etkisi, 1879 yılında Amerikalı bir Fizikçi Edwin H.Hall tarafından tanıtıldı. Elektromanyetik alan ölçümüne dayanıyor. Aynı zamanda sıradan Hall Etkisi olarak da adlandırılır. Akım taşıyan bir iletken bir manyetik alana dik olduğunda, üretilen bir voltaj akım yoluna dik açılarda ölçülür. Akım akışının bir borudan akan sıvıya benzer olduğu yerler. İlk olarak kimyasal numunelerin sınıflandırılmasında uygulanmıştır. İkincisi, Hall Etkisi Sensörü mıknatısın DC alanlarını ölçmek için kullanıldığı yerde, sensör sabit tutulur.
Hall Etkisi Prensibi
Hall Etkisi, akım taşıyan bir iletken boyunca üretilen voltajdaki fark olarak tanımlanır, iletkendeki bir elektrik akımına ve akıma dik uygulanan bir manyetik alana çaprazdır.
Hall Etkisi = indüklenen elektrik alanı / akım yoğunluğu * uygulanan manyetik alan - (1)
salon etkisi
Hall Etkisi Teorisi
Elektrik Akımı, yüklü parçacıkların iletken bir ortamda akışı olarak tanımlanır. Akan yükler Negatif yüklü - Elektronlar 'e-' / Pozitif yüklü - Delikler '+' olabilir.
Misal
L uzunluğunda ince bir iletken plaka düşünün ve bir plakanın her iki ucunu bir batarya ile bağlayın. Bir ucun bir pilin pozitif ucundan plakanın bir ucuna ve diğer ucunun bir pilin negatif ucundan plakanın başka bir ucuna bağlandığı yerde. Şimdi şu anda negatif yükten plakanın pozitif ucuna akmaya başladığını görüyoruz. Bu hareket nedeniyle bir manyetik alan oluşturulur.
salon etkisi teorisi
Lorentz Kuvveti
Örneğin, iletkenin yanına manyetik bir çıplak yerleştirirsek, manyetik alan yük taşıyıcılarının manyetik alanını bozacaktır. Yük taşıyıcılarının yönünü bozan bu kuvvet Lorentz kuvveti olarak bilinir.
Bundan dolayı, elektronlar levhanın bir ucuna hareket edecek ve delikler levhanın diğer ucuna hareket edecektir. Burada Hall voltajı, plakaların iki tarafı arasında ölçülür. multimetre . Bu etki aynı zamanda Hall Etkisi olarak da bilinir. Akımın, her iki plaka arasındaki potansiyel farkla orantılı olarak saptırılmış elektronlarla doğru orantılı olduğu yerde.
Akım ne kadar büyükse, yön değiştiren elektronlar da o kadar büyük olur ve bu nedenle plakalar arasındaki yüksek potansiyel farkını gözlemleyebiliriz.
Hall Voltajı, elektrik akımı ve uygulanan manyetik alan ile doğru orantılıdır.
VH = ben B / q n d -- ( iki )
I - Sensörde akan akım
B - Manyetik Alan Dayanımı
q - Şarj et
n - birim hacim başına yük taşıyıcıları
d - Sensörün kalınlığı
Salon Katsayısının Çıkarılması
Akım IX akım yoğunluğu olsun, JX çarpı iletken wt'nin düzeltme alanı olsun.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Ohm yasasına göre akım artarsa alan da artar. Hangi olarak verilir
JX = σ EX , ---- (4)
Σ = iletkendeki malzemenin iletkenliği.
İletkene bir manyetik çubuk dik açı yerleştirmenin yukarıdaki örneğini göz önünde bulundurarak, Lorentz kuvvetini deneyimlediğini biliyoruz. Kararlı bir duruma ulaşıldığında, şu şekilde gösterilebilecek herhangi bir yönde yük akışı olmayacaktır:
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - y-yönündeki elektrik alanı / Hall alanı
Bz - z yönündeki manyetik alan
VH = - ∫0w EY gün = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
RH = 1 / nq ———— (8)
Hall Etkisi Birimleri: m3 / C
Salon Hareketliliği
µ p veya µ n = σ n R H ———— (9)
Hall hareketliliği, µp veya µn, elektronlar ve delikler nedeniyle iletkenlik olarak tanımlanır.
Manyetik akı yoğunluğu
Manyetik akının yönüne dik açılarla alınan bir alandaki manyetik akı miktarı olarak tanımlanır.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Metallerde ve Yarı İletkenlerde Hall Etkisi
Elektrik alanına ve manyetik alana göre, ortamda hareket eden yük taşıyıcıları, taşıyıcılar ve safsızlıklar arasında saçılma nedeniyle bir miktar direnç yaşar, ayrıca titreşime giren malzeme taşıyıcıları ve atomları. Dolayısıyla her bir taşıyıcı saçılır ve enerjisini kaybeder. Aşağıdaki denklem ile temsil edilebilir
metallerde ve yarı iletkenlerde salon etkisi
F gerizekalı = - mv / t , ----- (on bir)
t = saçılma olayları arasındaki ortalama süre
Newton saniye yasasına göre,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = taşıyıcının kütlesi
Kararlı bir durum oluştuğunda, 'v' parametresi ihmal edilecektir
'B' z koordinatı boyunca ise, bir dizi 'v' denklemi elde edebiliriz
vx = (qT Ör.) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (on beş)
Biz biliyoruz ki Jx = n q vx ————— (1 6)
Yukarıdaki denklemleri değiştirerek, onu şu şekilde değiştirebiliriz:
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)
Biz biliyoruz ki
σ n q2 t / m ---- ( yirmi )
σ = iletkenlik
t = gevşeme süresi
ve
wc q Bz / m ----- ( yirmi bir )
wc = siklotron frekansı
Siklotron Frekansı, bir yükün manyetik alan dönüş frekansı olarak tanımlanır. Alanın gücü budur.
Aşağıdaki durumlarda hangisinin güçlü olmadığını ve / veya 't' nin kısa olup olmadığını bilmek açıklanabilir
Durum (i): Eğer wc t ise<< 1
Zayıf bir alan sınırını gösterir
Durum (ii): wc t >> 1 ise
Güçlü bir alan sınırını gösterir.
Avantajları
Salon efektinin avantajları aşağıdakileri içerir.
- Çalışma hızı yüksek, yani 100 kHz
- İşlem döngüsü
- Büyük akımı ölçme kapasitesi
- Sıfır hızı ölçebilir.
Dezavantajları
Salon efektinin dezavantajları aşağıdakileri içerir.
- 10 cm'den büyük akım akışını ölçemez
- Doğrudan orantılı olan taşıyıcılar üzerinde sıcaklığın büyük bir etkisi vardır.
- Manyetik alanın yokluğunda bile, elektrotlar merkezde olduğunda küçük voltaj gözlenir.
Hall Etkisi Uygulamaları
Salon efektinin uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Manyetik Alan senoru
- Çarpma için kullanılır
- Doğru akım ölçümü için Hall Effect Tong Tester kullanır
- Faz açılarını ölçebiliriz
- Doğrusal yer değiştirme dönüştürücüsünü de ölçebiliriz
- Uzay aracı itme gücü
- Güç kaynağı algılama
Böylece Salon etkisi dayanmaktadır Elektromanyetik prensip. Burada Hall Katsayısının türetildiğini gördük, ayrıca Metallerde Hall Etkisi ve Yarı iletkenler . İşte bir soru, Sıfır hızda çalışmada Hall Etkisi nasıl uygulanabilir?
