L'effet Hall a été introduit par un physicien américain Edwin H. Hall en 1879. Il est basé sur la mesure du champ électromagnétique. Il est également appelé effet Hall ordinaire. Lorsqu'un conducteur porteur de courant est perpendiculaire à un champ magnétique, une tension générée est mesurée perpendiculairement au trajet du courant. Où le flux de courant est similaire à celui du liquide circulant dans un tuyau. Premièrement, il a été appliqué dans la classification des échantillons chimiques. Deuxièmement, il était applicable dans Capteur à effet Hall où il a été utilisé pour mesurer les champs DC de l'aimant, où le capteur est maintenu stationnaire.
Principe de l'effet Hall
L'effet Hall est défini comme la différence de tension générée à travers un conducteur porteur de courant, est transversale à un courant électrique dans le conducteur et à un champ magnétique appliqué perpendiculairement au courant.
Effet Hall = champ électrique induit / densité de courant * le champ magnétique appliqué -(1)
effet Hall
Théorie de l'effet Hall
Le courant électrique est défini comme le flux de particules chargées dans un milieu conducteur. Les charges qui circulent peuvent être soit chargées négativement - électrons «e-» / chargées positivement - trous «+».
Exemple
Considérons une fine plaque conductrice de longueur L et connectez les deux extrémités d'une plaque avec une batterie. Où une extrémité est connectée de l'extrémité positive d'une batterie à une extrémité de la plaque et une autre extrémité est connectée de l'extrémité négative d'une batterie à une autre extrémité de la plaque. Maintenant, nous observons que commence actuellement à couler de la charge négative à l'extrémité positive de la plaque. En raison de ce mouvement, un champ magnétique est généré.
théorie de l'effet Hall
Force de Lorentz
Par exemple, si nous plaçons un nu magnétique à proximité du conducteur, le champ magnétique perturbera le champ magnétique des porteurs de charge. Cette force qui déforme la direction des porteurs de charge est connue sous le nom de force de Lorentz.
Pour cette raison, les électrons se déplaceront vers une extrémité de la plaque et les trous se déplaceront vers une autre extrémité de la plaque. Ici, la tension de Hall est mesurée entre deux côtés des plaques avec un multimètre . Cet effet est également connu sous le nom d'effet Hall. Où le courant est directement proportionnel aux électrons déviés, à son tour proportionnel à la différence de potentiel entre les deux plaques.
Plus le courant est grand, plus les électrons déviés sont importants et nous pouvons donc observer la différence de potentiel élevée entre les plaques.
La tension Hall est directement proportionnelle au courant électrique et au champ magnétique appliqué.
VH = I B / q n d -- ( deux )
I - Courant circulant dans le capteur
B - Intensité du champ magnétique
q - Charge
n - porteurs de charge par unité de volume
d - Épaisseur du capteur
Dérivation du coefficient de Hall
Soit le courant IX est la densité de courant, JX fois la zone de correction du conducteur wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Selon la loi d'Ohm, si le courant augmente, le champ augmente également. Qui est donné comme
JX = σ EX , ---- (4)
Où σ = conductivité du matériau dans le conducteur.
En considérant l'exemple ci-dessus de placement d'une barre magnétique à angle droit par rapport au conducteur, nous savons qu'il subit la force de Lorentz. Lorsqu'un état stationnaire est atteint, il n'y aura pas de flux de charge dans aucune direction qui peut être représentée comme,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - champ électrique / champ de Hall dans la direction y
Bz - champ magnétique dans la direction z
VH = - ∫0w EY jour = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Où RH = 1 / nq ———— (8)
Unités d'effet Hall: m3 / C
Mobilité de la salle
µ p ou µ n = σ n R H ———— (9)
La mobilité Hall est définie comme µ p ou µ n est la conductivité due aux électrons et aux trous.
Densité de flux magnétique
Il est défini comme la quantité de flux magnétique dans une zone prise perpendiculairement à la direction du flux magnétique.
B = VH d / RH I --- (dix)
Effet Hall dans les métaux et les semi-conducteurs
Selon le champ électrique et le champ magnétique, les porteurs de charge qui se déplacent dans le milieu subissent une certaine résistance en raison de la diffusion entre les porteurs et les impuretés, ainsi que les porteurs et les atomes de matériau qui subissent des vibrations. Par conséquent, chaque porteur se disperse et perd son énergie. Qui peut être représenté par l'équation suivante
effet hall dans les métaux et semi-conducteurs
F retardé = - mv / t , ----- ( Onze )
t = temps moyen entre les événements de diffusion
Selon la loi de Newtons secondes,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = masse du support
Lorsqu'un état stationnaire survient, le paramètre «v» sera négligé
Si ’B’ est le long de la coordonnée z, nous pouvons obtenir un ensemble d’équations ’v’
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- ( quinze )
Nous savons que Jx = n q vx ————— (1 6)
En remplaçant dans les équations ci-dessus, nous pouvons le modifier comme
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)
Nous savons que
σ n q2 t / m ---- ( vingt )
σ = conductivité
t = temps de relaxation
et
wc q Bz / m ----- ( vingt-et-un )
wc = fréquence du cyclotron
La fréquence cyclotron est définie comme une fréquence de champ magnétique de rotation d'une charge. Quelle est la force du terrain.
Ce qui peut s'expliquer dans les cas suivants pour savoir s'il n'est pas fort et / ou 't' est court
Cas (i): Si wc t<< 1
Il indique une limite de champ faible
Cas (ii): Si wc t >> 1
Cela indique une limite de champ forte.
Avantages
Les avantages de l'effet Hall sont les suivants.
- La vitesse de fonctionnement est élevée, c'est-à-dire 100 kHz
- Boucle des opérations
- Capacité à mesurer un courant important
- Il peut mesurer la vitesse zéro.
Désavantages
Les inconvénients de l'effet Hall sont les suivants.
- Il ne peut pas mesurer le flux de courant supérieur à 10 cm
- Il y a un effet important de la température sur les porteurs, qui est directement proportionnel
- Même en l'absence de champ magnétique, une faible tension est observée lorsque les électrodes sont centrées.
Applications de l'effet Hall
Les applications de l'effet Hall sont les suivantes.
- Capteur de champ magnétique
- Utilisé pour la multiplication
- Pour la mesure de courant continu, il utilise un testeur de Tong à effet Hall
- Nous pouvons mesurer les angles de phase
- On peut également mesurer le transducteur de déplacements linéaires
- Propulsion de l'engin spatial
- Détection d'alimentation
Ainsi, le Effet Hall est basé sur le Électromagnétique principe. Ici, nous avons vu la dérivation du coefficient de Hall, également effet Hall dans les métaux et Semi-conducteurs . Voici une question, comment l'effet Hall est-il applicable en fonctionnement à vitesse nulle?
