Hvad er Hall-effekt

Hvis du spørger en person bekendt med fysik på niveauet for en grundlæggende viden om, hvad en Hall-effekt, og hvor det anvendes, kan du ikke få et svar. Overraskende, i realiteterne i den moderne verden det sker ret ofte. Faktisk er Hall-effekt bruges i mange elektriske apparater. For eksempel, når en populær computer diskettedrev bestemmer udgangsposition af motoren ved hjælp af Hall-generatorer. Passende sensorer er "flyttet", og i ordningen for moderne drev til cd'er (både cd og dvd). Endvidere anvendelser omfatter ikke alene forskellige måleinstrumenter, men selv elektriske generatorer baseret på omdannelse af varme til strømmen af ladede partikler af et magnetfelt (MHD).

Edwin Herbert Hall i 1879 år gennemføre eksperimenter med en ledende plade, kåd fundet ved første øjekast, potentielle forekomst af et fænomen (stress) i interaktionen af den elektriske strøm og magnetfelt. Men første ting først.

Lad os lave en lille tankeeksperiment: tage en metalplade og passere gennem det elektrisk strøm. Herefter sættes den i et eksternt magnetisk felt , således at linjerne af feltstyrke er orienteret vinkelret på planet af den ledende plade. Som et resultat, fladerne (på tværs af retningen af den strøm), en spændingsforskel. Dette er Hall-effekt. Årsagen til dens forekomst er kendt Lorentz kraft.

Der er en måde at bestemme værdien af den resulterende spænding (undertiden kaldet Hall potentiale). Det samlede udtryk har form:

Uh = Eh * H,

hvor H - pladetykkelsen; Eh - styrken af det eksterne felt.

Da potentialet skyldes omfordeling af ladningsbærere i lederen, er det begrænset (processen ikke fortsætte i det uendelige). Lateral bevægelse af ladningen stopper i det øjeblik, når værdien af Lorentz-kraften (F = q * v * B) at sidestille opposition q * Eh (q - gebyr).

Eftersom strømtætheden J er lig med produktet af ladningstætheden, deres hastighed og de individuelle værdier af q, dvs.

J = n * q * v,

henholdsvis

v = J / (q * n).

Derfor (som forbinder formel med intensitet):

Eh = B * (J / (q * n)).

Kombiner alle ovenstående og bestemme den potentielle af hallen gennem værdien af ladningen:

Uh = (J * B * H) / n * q).

Hall-effekt antyder, at nogle gange i metaller ikke overholdes elektron og hul ledning. For eksempel er det cadmium, beryllium og zink. At studere Hall-effekt i halvledere, var der ingen tvivl om, at ladningsbærere - det "hul". Men som allerede nævnt, er det også for metaller. Man mente, at når ladningsfordelingen (dannelse af hall bygning) fælles vektor er dannet af elektroner (negativt fortegn). Men det viste sig, at marken nuværende ikke skaber elektroner. I praksis anvendes denne egenskab anvendes til at bestemme densiteten af ladningsbærere i det halvledende materiale.

Ikke mindre er kendt kvante Hall effekt (1982). Den udgør en af egenskaberne af todimensional elektrongas ledning (partiklerne frit kan bevæge sig i kun to retninger) under betingelserne for ekstremt lave temperaturer og høje ydre magnetfelter. eksistensen af "fragmentering" blev opdaget, når man studerer effekten. Der var et indtryk, at afgiften ikke er dannet af enkelte bærere (1 + 1 + 1), og komponenterne af (1 + 1 + 0,5). Men det viste sig, at ingen love er brudt. I overensstemmelse med Pauli princip, omkring hver elektron i et magnetfelt er skabt en slags stråler af hvirvelstrømmen. Med stigende feltintensitet situation opstår, når der matcher "= en en elektron vortex" ophører med at være opfyldt. Hver partikel har flere kvanter af magnetisk flux. Disse nye partikler er netop årsagen til en brøkresultat når Hall-effekt.