Elektronika Dasar - Efek Hall
Efek Hall dinamai Edwin Hall, penemunya. Ini agak mirip dengan aturan tangan kanan Fleming. Ketika konduktor pembawa arusI ditempatkan di medan magnet transversal B, medan listrik E diinduksi dalam konduktor tegak lurus keduanya I dan B. Fenomena ini disebut sebagaiHall Effect.
Penjelasan
Ketika konduktor pembawa arus ditempatkan di medan magnet transversal, maka medan magnet ini memberikan beberapa tekanan pada elektron yang mengambil jalur melengkung untuk melanjutkan perjalanannya. Konduktor dengan energi yang diterapkan ditunjukkan pada gambar berikut. Medan magnet juga ditunjukkan.
Saat elektron bergerak melalui konduktor yang terletak di medan magnet B, elektron akan mengalami gaya magnet. Gaya magnet ini akan menyebabkan elektron bergerak mendekati satu sisi daripada sisi lainnya. Ini menciptakan muatan negatif di satu sisi dan muatan positif di sisi lain, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.
Pemisahan muatan ini akan menciptakan perbedaan tegangan yang dikenal sebagai Hall Voltage or Hall EMF. Tegangan bertambah sampai medan listrik menghasilkan gaya listrik pada muatan yang sama dan berlawanan dengan gaya magnet. Efek ini dikenal sebagaiHall Effect.
$$ \ overrightarrow {F_ {magnetic}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {F_ {Listrik}} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} $$
V D adalah kecepatan yang dialami setiap elektron
$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $ Sejak V = Ed
Dimana q = jumlah muatan
$ \ overrightarrow {B} $ = medan magnet
$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = kecepatan melayang
$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = efek listrik Hall
d = jarak antara bidang dalam konduktor (lebar konduktor)
$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: d \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
$$ \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
Ini adalah Hall EMF
Kegunaan
Hall Effect digunakan untuk memperoleh informasi mengenai jenis semikonduktor, tanda pembawa muatan, untuk mengukur konsentrasi elektron atau lubang dan mobilitasnya. Dengan demikian kita juga bisa mengetahui apakah material tersebut merupakan konduktor, isolator atau semikonduktor. Ini juga digunakan untuk mengukur kerapatan dan daya fluks magnet dalam gelombang elektromagnetik.
Jenis Arus
Berbicara tentang jenis arus dalam semikonduktor, ada dua istilah yang perlu dibahas. MerekaDiffusion Current dan Drift Current.
Arus difusi
Saat doping dilakukan, terjadi perbedaan konsentrasi elektron dan lubang. Elektron dan lubang ini cenderung berdifusi dari konsentrasi kepadatan muatan yang lebih tinggi, ke tingkat konsentrasi yang lebih rendah. Karena ini adalah pembawa muatan, mereka membentuk arus yang dipanggildiffusion current.
Untuk mengetahui hal ini secara detail, mari kita pertimbangkan material tipe-N dan material tipe-P.
Material tipe-N memiliki elektron sebagai pembawa mayoritas dan sedikit lubang sebagai pembawa minoritas.
Material tipe-P memiliki lubang sebagai pembawa mayoritas dan sedikit elektron sebagai pembawa minoritas.
Jika kedua material ini didekatkan terlalu dekat satu sama lain untuk bergabung, maka sedikit elektron dari pita valensi material tipe-N, cenderung bergerak menuju material tipe-P dan sedikit lubang dari pita valensi material tipe-P, cenderung bergerak ke arah Bahan tipe-N. Wilayah di antara dua material ini tempat difusi ini terjadi, disebut sebagaiDepletion region.
Oleh karena itu, arus yang terbentuk karena difusi elektron dan lubang ini, tanpa penerapan energi eksternal apa pun, dapat disebut sebagai Diffusion Current.
Arus melayang
Arus yang terbentuk karena penyimpangan (pergerakan) partikel bermuatan (elektron atau lubang) akibat medan listrik yang diterapkan, disebut sebagai Drift Current. Gambar berikut menjelaskan arus drift, apakah bagaimana medan listrik yang diterapkan, membuat perbedaan.
Jumlah aliran arus tergantung pada muatan yang diterapkan. Lebar daerah penipisan juga dipengaruhi oleh arus drift ini. Untuk membuat suatu komponen berfungsi pada rangkaian aktif, arus drift ini berperan penting.