Kas ir zāles efekts metālos un pusvadītājos

Zāles efektu 1879. gadā ieviesa amerikāņu fiziķis Edvīns H. Halls. Tas ir balstīts uz elektromagnētiskā lauka mērījumiem. To sauc arī par parastu zāles efektu. Kad strāvu vadošais vadītājs ir perpendikulārs magnētiskajam laukam, ģenerēto spriegumu mēra taisnā leņķī pret strāvas ceļu. Ja strāvas plūsma ir līdzīga šķidrumam, kas plūst caurulē. Pirmkārt, to izmantoja ķīmisko paraugu klasifikācijā. Otrkārt, tas bija piemērojams 2007 Zāles efekta sensors kur to izmantoja magnēta līdzstrāvas lauku mērīšanai, kur sensoru tiek turēts nekustīgi.

Zāles efekta princips

Hall efekts ir definēts kā strāvas pārneses vadītājā radītā sprieguma starpība, tā ir šķērsvirziena elektriskajā strāvā vadītājā un pielietotais magnētiskais lauks ir perpendikulārs strāvai.

Hall efekts = inducētais elektriskais lauks / strāvas blīvums * pielietotais magnētiskais lauks - (1)

zāles efekts

Zāles efekta teorija

Elektriskā strāva ir definēta kā uzlādētu daļiņu plūsma vadošā vidē. Plūstošie lādiņi var būt vai nu negatīvi lādēti - elektroni ‘e-’ / pozitīvi lādēti - caurumi ‘+’.

Piemērs

Apsveriet plānu vadošu plāksni garumā L un savienojiet abus plāksnes galus ar akumulatoru. Kur viens gals ir savienots no akumulatora pozitīvā gala ar plāksnes vienu galu, bet otrs gals ir savienots no akumulatora negatīvā gala ar otru plāksnes galu. Tagad mēs novērojam, ka pašlaik no negatīvās lādiņa sāk plūst plāksnes pozitīvais gals. Šīs kustības dēļ rodas magnētiskais lauks.

zāles efekta teorija

Lorenca spēks

Piemēram, ja netālu no vadītāja novietojam magnētisko kailumu, magnētiskais lauks traucēs lādiņu nesēju magnētisko lauku. Šis spēks, kas izkropļo lādiņu nesēju virzienu, ir pazīstams kā Lorenca spēks.

Sakarā ar to elektroni pārvietosies uz vienu plāksnes galu, un caurumi virzīsies uz otru plāksnes galu. Šeit Hall spriegumu mēra starp divām plākšņu malām ar a multimetrs . Šis efekts ir pazīstams arī kā zāles efekts. Kur strāva ir tieši proporcionāla novirzītajiem elektroniem, savukārt proporcionāla potenciālo starpību starp abām plāksnēm.

Lielāks pašreizējais ir lielāks novirzītie elektroni, un tādējādi mēs varam novērot lielo potenciāla starpību starp plāksnēm.

Zāles spriegums ir tieši proporcionāls elektriskajai strāvai un pielietotajam magnētiskajam laukam.

VH = I B / q n d - (divi)

I - Sensorā plūstošā strāva
B - magnētiskā lauka stiprums
q - maksa
n - lādēšanas nesēji uz tilpuma vienību
d - sensora biezums

Hall koeficienta atvasināšana

Ļaujiet strāvas IX strāvas blīvumam, JX reizinot ar vadītāja korekcijas laukumu wt.

IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)

Saskaņā ar Ohma likumiem, ja strāvas palielināšanās palielinās arī lauks. Kas tiek dots kā

JX = σ EX , ---- (4)

Kur σ = materiāla vadītspēja vadītājā.

Apsverot iepriekš minēto magnētiskā stieņa taisnā leņķa novietošanas pret vadītāju piemēru, mēs zinām, ka tas piedzīvo Lorenca spēku. Kad tiek sasniegts līdzsvara stāvoklis, lādiņa plūsma nevienā virzienā nebūs tāda, ko varētu attēlot kā:

EY = Vx Bz , ----- (5)

EY - elektriskais lauks / zāles lauks y virzienā

Bz - magnētiskais lauks z virzienā

VH = - ∫0w EY diena = - Ey w ———- (6)

VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)

Kur RH = 1 / nq ———— (8)

Hall efekta vienības: m3 / C

Zāles mobilitāte

µ p vai µ n = σ n RH ———— (9)

Zāles mobilitāte ir definēta kā µ p vai µ n ir elektrovadītspēja elektronu un caurumu dēļ.

Magnētiskās plūsmas blīvums

To definē kā magnētiskās plūsmas daudzumu apgabalā, kas ir taisnā leņķī pret magnētiskās plūsmas virzienu.

B = VH d / RH I ——– (1 0)

Zāles efekts metālos un pusvadītājos

Saskaņā ar elektrisko lauku un magnētisko lauku lādiņa nesēji, kas pārvietojas vidē, izjūt zināmu pretestību, jo izkliedējas starp nesējiem un piemaisījumiem, kā arī materiāla nesējiem un atomiem, kas piedzīvo vibrāciju. Tādējādi katrs nesējs izkliedē un zaudē enerģiju. Ko var attēlot ar šādu vienādojumu

zāles efekts metālos un pusvadītājos

F atpalicis = - mv / t , ----- (vienpadsmit)

t = vidējais laiks starp izkliedēšanas notikumiem

Saskaņā ar Ņūtona sekundes likumu

M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)

m = nesēja masa

Kad iestājas līdzsvara stāvoklis, parametrs ’v’ tiks ignorēts

Ja ‘B’ atrodas gar z-koordinātu, mēs varam iegūt ‘v’ vienādojumu kopu

vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)

vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)

vz = qT Ez / m ---- (piecpadsmit)

Mēs to zinām Jx = n q vx ————— (1 6)

Aizstājot iepriekšējos vienādojumus, mēs to varam modificēt kā

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)

Mēs to zinām

σ n q2 t / m ---- (divdesmit)

σ = vadītspēja

t = relaksācijas laiks

un

wc q Bz / m ----- ( divdesmitviens )

wc = ciklotrona frekvence

Ciklotrona frekvenci definē kā lādiņa rotācijas magnētiskā lauka frekvenci. Kas ir lauka stiprums.

To var izskaidrot šādos gadījumos, lai uzzinātu, vai tas nav spēcīgs un / vai “t” ir īss

Gadījums (i): Ja wc t<< 1

Tas norāda uz vāju lauka robežu

Ii) gadījums: ja wc t >> 1

Tas norāda uz spēcīgu lauka robežu.

Priekšrocības

Zāles efekta priekšrocības ietver šādas.

• Darbības ātrums ir augsts, t.i., 100 kHz
• Operāciju cikls
• Spēja izmērīt lielu strāvu
• Tas var izmērīt nulles ātrumu.

Trūkumi

Zāles efekta trūkumi ir šādi.

• Tas nevar izmērīt strāvas plūsmu, kas lielāka par 10 cm
• Uz pārvadātājiem ir liela temperatūras ietekme, kas ir tieši proporcionāla
• Pat ja nav magnētiskā lauka, elektrodi atrodas centrā, tiek novērots mazs spriegums.

Hall Effect pielietojumi

Zāles efekta pielietojums ietver sekojošo.

• Magnētiskā lauka senors
• Izmanto reizināšanai
• Tiešās strāvas mērīšanai tā izmanto Hall Effect Tong Tester
• Mēs varam izmērīt fāzes leņķus
• Mēs varam arī izmērīt lineāro pārvietojumu devēju
• Kosmosa kuģu piedziņa
• Barošanas avota uztveršana

Tādējādi Zāles efekts ir balstīts uz Elektromagnētisks princips. Šeit mēs esam redzējuši Hola koeficienta atvasinājumu, arī Hall efektu metālos un Pusvadītāji . Šeit ir jautājums, kā Hall efekts ir piemērots nulles ātruma darbībai?