Halli efekti tutvustas Ameerika füüsik Edwin H.Hall aastal 1879. See põhineb elektromagnetvälja mõõtmisel. Seda nimetatakse ka tavaliseks Halli efektiks. Kui voolu kandev juht on magnetväljaga risti, mõõdetakse tekitatud pinget voolutee suhtes täisnurga all. Kui vooluhulk on sarnane torus voolava vedeliku vooluga. Esiteks rakendati seda keemiliste proovide klassifitseerimisel. Teiseks oli see kohaldatav aastal Halli efektiandur kus seda kasutati magneti alalisvooluväljade mõõtmiseks, kus andur hoitakse paigal.
Halli efekti põhimõte
Halli efekti määratletakse kui voolu kandva juhi tekitatud pinge erinevust, mis on risti juhi elektrivooluga ja rakendatud magnetväljaga risti vooluga.
Halli efekt = indutseeritud elektriväli / voolutihedus * rakendatud magnetväli - (1)
hall-efekt
Saali efekti teooria
Elektrivool on määratletud kui laetud osakeste vool juhtivas keskkonnas. Voolavad laengud võivad olla kas negatiivse laenguga - elektronid „e-” / positiivse laenguga - augud „+”.
Näide
Vaatleme õhukest juhtivat plaati pikkusega L ja ühendage plaadi mõlemad otsad akuga. Kui üks ots on ühendatud aku positiivsest otsast plaadi ühe otsaga ja teine ots on ühendatud aku negatiivsest otsast plaadi teise otsa. Nüüd täheldame, et praegu hakkab voolama negatiivsest laengust plaadi positiivsesse otsa. Selle liikumise tõttu tekib magnetväli.
saali-efekti teooria
Lorentzi jõud
Näiteks kui asetame juhi lähedale magnetvälja, häirib magnetväli laengukandjate magnetvälja. Seda jõudu, mis moonutab laengukandjate suunda, nimetatakse Lorentzi jõuks.
Selle tõttu liiguvad elektronid plaadi ühte otsa ja augud plaadi teise otsa. Siin mõõdetakse Halli pinget plaatide kahe külje vahel a-ga multimeeter . Seda efekti tuntakse ka kui Halli efekti. Kui vool on otseselt proportsionaalne läbipaineelevate elektronidega, on omakorda proportsionaalne mõlema plaadi potentsiaalide erinevusega.
Suurem vool on suurem läbipaineelektronidest ja seega võime täheldada plaatide suurt potentsiaalset erinevust.
Halli pinge on otseselt proportsionaalne elektrivoolu ja rakendatava magnetväljaga.
VH = I B / q n d - (kaks)
I - Sensoris voolav vool
B - magnetvälja tugevus
q - Laadige
n - laengukandjad mahuühiku kohta
d - anduri paksus
Halli koefitsiendi tuletamine
Olgu vool IX voolutihedus, JX korrutab juhi korrektsioonipinda wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Ohmi seaduse järgi suureneb ka välja suurenemine, kui vool suureneb. Mis on antud kui
JX = σ EX , ---- (4)
Kus σ = materjali juhtivus juhis.
Arvestades ülaltoodud näidet magnetriba juhtme suhtes täisnurga asetamise kohta, teame, et see kogeb Lorentzi jõudu. Püsiseisundi saavutamisel ei toimu laenguvoolu üheski suunas, mida saab kujutada järgmiselt:
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - elektriväli / Halli väli y-suunas
Bz - magnetväli z-suunas
VH = - ∫0w EY päev = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Kus RH = 1 / nq ———— (8)
Halli efekti ühikud: m3 / C
Saali liikuvus
u p või u n = σ n RH ———— (9)
Saali liikuvus on määratletud kui µp või µn on elektronide ja aukude põhjustatud juhtivus.
Magnetvoo tihedus
Seda määratletakse kui magnetvoo suurust piirkonnas, mis on magnetvoo suuna suhtes täisnurga all.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Halli efekt metallides ja pooljuhtides
Elektrivälja ja magnetvälja järgi kogevad keskkonnas liikuvad laengukandjad teatavat takistust hajumise tõttu kandjate ja lisandite vahel koos vibratsiooni läbiva materjali kandjate ja aatomitega. Seega hajub iga kandja energia ära. Mida saab esitada järgmise võrrandiga
hall-efekt-metallides ja pooljuhid
F aeglustunud = - mv / t , ----- (üksteist)
t = keskmine aeg sündmuste hajutamise vahel
Newtoni sekundite seaduse kohaselt
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = kandja mass
Püsiseisundi korral jäetakse parameeter ’v’ tähelepanuta
Kui ’B’ on piki z-koordinaati, saame hulga ’v’ võrrandeid
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (viisteist)
Me teame seda Jx = n q vx ————— (1 6)
Asendades ülaltoodud võrrandeid, saame seda muuta
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)
Me teame seda
σ n q2 t / m ---- (kakskümmend)
σ = juhtivus
t = lõõgastumisaeg
ja
wc q Bz / m ----- ( kakskümmend üks )
wc = tsüklotrooni sagedus
Tsüklotrooni sagedus on määratletud kui laengu magnetvälja pöörlemissagedus. Mis on välja tugevus.
Mida saab seletada järgmistel juhtudel, et teada saada, kas see pole tugev ja / või “t” on lühike
Juhtum (i): kui wc t<< 1
See näitab nõrka väljapiiri
Juhtum ii: kui wc t >> 1
See näitab tugevat väljapiiri.
Eelised
Saaliefekti eelised hõlmavad järgmist.
- Töökiirus on suur, st 100 kHz
- Toimingute ahel
- Võime mõõta suurt voolu
- See suudab mõõta nullkiirust.
Puudused
Saaliefekti puudused hõlmavad järgmist.
- See ei saa mõõta üle 10 cm voolu
- Temperatuuri mõju kandjatele on suur, mis on otseselt proportsionaalne
- Isegi magnetvälja puudumisel täheldatakse elektroodide keskel väikest pinget.
Halli efekti rakendused
Hall-efekti rakendused hõlmavad järgmist.
- Magnetvälja senor
- Kasutatakse korrutamiseks
- Alalisvoolu mõõtmiseks kasutab see Hall Effect Tong Testerit
- Saame mõõta faasinurki
- Saame mõõta ka lineaarse nihke andurit
- Kosmosesõidukite tõukejõud
- Toiteallika tuvastamine
Seega Saali efekt põhineb Elektromagnetiline põhimõttel. Siin oleme näinud Halli koefitsiendi tuletamist, ka Halli efekti metallides ja Pooljuhid . Siin on küsimus, kuidas on Hall Effect rakendatav nullkiirusel töötamisel?
