Hva er Hall-effekten

Hvis du spør en person kjent med fysikk på nivå av grunnleggende kunnskap om hva en Hall effekt og hvor det er brukt, kan du ikke få et svar. Overraskende, i realitetene i den moderne verden dette skjer ganske ofte. Faktisk er det Hall effekten brukes i mange elektriske apparater. For eksempel, når en datamaskin populær diskettstasjoner bestemmer den initielle posisjonen til motoren ved hjelp av Hall-generatorer. Passende sensorer er "flyttet", og i ordningen med moderne stasjoner for CD-plater (både CD og DVD). Videre anvendelser omfatter ikke bare med forskjellige måleinstrumenter, men til og med elektriske kraftgeneratorer basert på omforming av varme til strømmen av ladde partikler av et magnetisk felt (MHD).

Edwin Herbert Hall i 1879 år, gjennomfører eksperimenter med en ledende plate, meningsløs funnet ved første blikk, mulig opptreden av et fenomen (stress) i interaksjonen av den elektriske strøm og magnetisk felt. Det første først.

La oss gjøre et lite tankeeksperiment: ta en metallplate og passerer gjennom det elektrisk strøm. Deretter plasserer det i en ytre magnetfelt slik at linjene av feltstyrken er orientert vinkelrett på planet for den ledende plate. Som et resultat av flatene (på tvers av strømretningen), en potensialforskjell. Dette er Hall-effekten. Årsaken til forekomsten er kjent Lorentz kraft.

Det er en måte å fastslå verdien av den resulterende spenning (noen ganger kalt Hall potensial). Det generelle uttrykk har formen:

Eh Eh = * H,

hvor H - platetykkelsen; Eh - Styrken i ytre felt.

Siden potensialet skyldes omfordeling av ladninger i dirigent, er det begrenset (prosessen ikke fortsette på ubestemt tid). Sideveis bevegelse av ladningen vil stoppe i det øyeblikk når verdien av Lorentz-kraften (F = q * v * b) å sette likhetstegn motstand q * Eh (q - charge).

Siden strømtettheten J er lik produktet av ladningstetthet, hastighet og de individuelle verdier av q, d.v.s.

J = n * q * v,

henholdsvis

v = J / (q * n).

Derav (linking formel med intensitet):

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

Kombiner alle de ovennevnte og avgjøre potensialet i hallen gjennom verdien av kostnader:

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

Hall-effekt tyder på at noen ganger i metaller ikke er observert elektron og hull ledning. For eksempel, er det kadmium, beryllium og sink. Studerer Hall effekt i halvledere, var det ingen tvil om at ladningsbærere - "hull". Imidlertid, som allerede antydet, er den også anvendelig for metaller. Det ble antatt at når ladningsfordelingen (dannelse av hall bygning) felles vektor er dannet av elektroner (negativt fortegn). Men det viste seg at feltet nåværende ikke skaper elektroner. I praksis er denne egenskapen brukes til å bestemme tettheten av ladningsbærere i det halvledende materiale.

Ikke mindre er kjent kvante Hall effekt (1982). Det representerer en av egenskapene til to-dimensjonale elektron-gass-ledning (partiklene er frie til å bevege seg i kun to retninger) under forhold med ekstremt lave temperaturer og høye eksterne magnetfelter. eksistensen av "fragmentering" ble oppdaget når studere effekten. Det var et inntrykk av at ladningen ikke er dannet ved enkeltbærere (1 + 1 + 1), og komponentene (1 + 1 + 0,5). Men det viste seg at ingen lover er brutt. I samsvar med Pauli prinsippet rundt hver elektron i et magnetisk felt opprettes en slags stråler av virvelstrømningen. Med oppstår økende feltstyrken situasjon når matchende "= en ett elektron vortex" opphører å være fornøyd. Hver partikkel har flere kvanter av magnetisk fluks. Disse nye partikler er nettopp årsaken til en fraksjonert resultat når Hall-effekten.