Grundlegende Elektronik - Hall-Effekt
Hall Effect wurde nach benannt Edwin Hall, sein Entdecker. Dies ist etwas ähnlich zu Flemings Regel für die rechte Hand. Wenn ein stromführender LeiterI liegt in einem transversalen Magnetfeld Bein elektrisches Feld E wird im Leiter senkrecht zu beiden induziert I und B. Dieses Phänomen wird als bezeichnetHall Effect.
Erläuterung
Wenn ein stromführender Leiter in ein transversales Magnetfeld gebracht wird, übt dieses Magnetfeld einen gewissen Druck auf die Elektronen aus, die einen gekrümmten Weg nehmen, um ihre Reise fortzusetzen. Der Leiter mit angelegter Energie ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Das Magnetfeld wird ebenfalls angezeigt.
Während sich Elektronen durch den Leiter bewegen, der in einem Magnetfeld B liegt, erfahren die Elektronen eine Magnetkraft. Diese Magnetkraft bewirkt, dass sich die Elektronen nahe an einer Seite als an der anderen bewegen. Dies erzeugt auf der einen Seite eine negative Ladung und auf der anderen eine positive Ladung, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Diese Ladungstrennung erzeugt eine Spannungsdifferenz, die als bekannt ist Hall Voltage or Hall EMF. Die Spannung baut sich auf, bis das elektrische Feld eine elektrische Kraft auf die Ladung erzeugt, die der Magnetkraft gleich und entgegengesetzt ist. Dieser Effekt ist bekannt alsHall Effect.
$$ \ overrightarrow {F_ {magnetisch}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {F_ {Electric}} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} $$
V D ist die Geschwindigkeit, die jedes Elektron erfährt
$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $ Seit V = Ed
Wobei q = Ladungsmenge
$ \ overrightarrow {B} $ = das Magnetfeld
$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = die Driftgeschwindigkeit
$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = der elektrische Hall-Effekt
d = Abstand zwischen den Ebenen in einem Leiter (Breite des Leiters)
$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: d \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
$$ \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
Dies ist die Halle EMF
Verwendet
Der Hall-Effekt wird verwendet, um Informationen über den Halbleitertyp, das Vorzeichen von Ladungsträgern, zur Messung der Elektronen- oder Lochkonzentration und der Mobilität zu erhalten. Dadurch können wir auch erkennen, ob das Material ein Leiter, ein Isolator oder ein Halbleiter ist. Es wird auch verwendet, um die magnetische Flussdichte und Leistung in einer elektromagnetischen Welle zu messen.
Arten von Strömen
In Bezug auf die Arten von Strömen in Halbleitern müssen zwei Begriffe diskutiert werden. Sie sindDiffusion Current und Drift Current.
Diffusionsstrom
Wenn dotiert wird, tritt ein Unterschied in der Konzentration von Elektronen und Löchern auf. Diese Elektronen und Löcher neigen dazu, von einer höheren Konzentration der Ladungsdichte zu einem niedrigeren Konzentrationsniveau zu diffundieren. Da es sich um Ladungsträger handelt, handelt es sich um einen angerufenen Stromdiffusion current.
Um dies im Detail zu erfahren, betrachten wir ein Material vom N-Typ und ein Material vom P-Typ.
Material vom N-Typ hat Elektronen als Majoritätsträger und wenige Löcher als Minoritätsträger.
Material vom P-Typ hat Löcher als Majoritätsträger und wenige Elektronen als Minoritätsträger.
Wenn diese beiden Materialien zu nahe beieinander gebracht werden, um sich zu verbinden, tendieren wenige Elektronen aus dem Valenzband des Materials vom N-Typ dazu, sich in Richtung des Materials vom Typ P zu bewegen, und wenige Löcher aus dem Valenzband aus Material vom Typ P neigen dazu, sich in Richtung zu bewegen Material vom Typ N. Der Bereich zwischen diesen beiden Materialien, in dem diese Diffusion stattfindet, wird als bezeichnetDepletion region.
Daher kann der Strom, der aufgrund der Diffusion dieser Elektronen und Löcher ohne Anwendung jeglicher äußerer Energie gebildet wird, als bezeichnet werden Diffusion Current.
Driftstrom
Der Strom, der aufgrund der Drift (Bewegung) geladener Teilchen (Elektronen oder Löcher) aufgrund des angelegten elektrischen Feldes gebildet wird, wird als bezeichnet Drift Current. Die folgende Abbildung erklärt den Driftstrom, ob das angelegte elektrische Feld den Unterschied ausmacht.
Die Menge des Stromflusses hängt von der angelegten Ladung ab. Durch diesen Driftstrom wird auch die Breite des Verarmungsbereichs beeinflusst. Damit eine Komponente in einem aktiven Schaltkreis funktioniert, spielt dieser Driftstrom eine wichtige Rolle.