Electrónica básica - Efecto Hall
Efecto Hall lleva el nombre de Edwin Hall, su descubridor. Esto es algo similar a la regla de la mano derecha de Fleming. Cuando un conductor portador de corrienteI se coloca en un campo magnético transversal B, un campo eléctrico E se induce en el conductor perpendicular a ambos I y B. Este fenómeno se llamaHall Effect.
Explicación
Cuando un conductor portador de corriente se coloca en un campo magnético transversal, este campo magnético ejerce cierta presión sobre los electrones que toman una trayectoria curva para continuar su viaje. El conductor con energía aplicada se muestra en la siguiente figura. También se indica el campo magnético.
A medida que los electrones viajan a través del conductor que se encuentra en un campo magnético B, los electrones experimentarán una fuerza magnética. Esta fuerza magnética hará que los electrones viajen más cerca de un lado que del otro. Esto crea una carga negativa en un lado y una carga positiva en el otro, como se muestra en la siguiente figura.
Esta separación de carga creará una diferencia de voltaje que se conoce como Hall Voltage or Hall EMF. El voltaje se acumula hasta que el campo eléctrico produce una fuerza eléctrica sobre la carga que es igual y opuesta a la fuerza magnética. Este efecto se conoce comoHall Effect.
$$ \ overrightarrow {F_ {magnético}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {F_ {Eléctrico}} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} $$
V D es la velocidad que experimenta cada electrón
$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $ Desde V = Ed
Donde q = cantidad de carga
$ \ overrightarrow {B} $ = el campo magnético
$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = la velocidad de deriva
$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = el efecto eléctrico Hall
d = distancia entre los planos en un conductor (ancho del conductor)
$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: d \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
$$ \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
Este es el Hall EMF
Usos
El efecto Hall se utiliza para obtener información sobre el tipo de semiconductor, el signo de los portadores de carga, para medir la concentración de electrones o huecos y la movilidad. De ese modo, también podemos saber si el material es conductor, aislante o semiconductor. También se utiliza para medir la densidad de flujo magnético y la potencia en una onda electromagnética.
Tipos de corrientes
Llegando a los tipos de corrientes en semiconductores, hay dos términos que deben discutirse. SonDiffusion Current y Drift Current.
Corriente de difusión
Cuando se realiza el dopaje, se produce una diferencia en la concentración de electrones y huecos. Estos electrones y huecos tienden a difundirse desde una concentración más alta de densidad de carga hasta un nivel de concentración más bajo. Como son portadores de carga, constituyen una corriente denominadadiffusion current.
Para conocer esto en detalle, consideremos un material de tipo N y un material de tipo P.
El material de tipo N tiene electrones como portadores mayoritarios y pocos huecos como portadores minoritarios.
El material de tipo P tiene huecos como portadores mayoritarios y pocos electrones como portadores minoritarios.
Si estos dos materiales se acercan demasiado para unirse, entonces pocos electrones de la banda de valencia del material tipo N tienden a moverse hacia el material tipo P y pocos huecos de la banda de valencia del material tipo P tienden a moverse hacia Material tipo N. La región entre estos dos materiales donde tiene lugar esta difusión, se denomina comoDepletion region.
Por lo tanto, la corriente formada debido a la difusión de estos electrones y huecos, sin la aplicación de ningún tipo de energía externa, puede denominarse como Diffusion Current.
Corriente de deriva
La corriente formada debido a la deriva (movimiento) de partículas cargadas (electrones u huecos) debido al campo eléctrico aplicado, se denomina Drift Current. La siguiente figura explica la corriente de deriva, si el campo eléctrico aplicado marca la diferencia.
La cantidad de flujo de corriente depende de la carga aplicada. El ancho de la región de agotamiento también se ve afectado por esta corriente de deriva. Para que un componente funcione en un circuito activo, esta corriente de deriva juega un papel importante.