Podstawowa elektronika - efekt Halla
Nazwa Hall Effect pochodzi od Edwin Hall, jej odkrywca. Jest to trochę podobne do reguły prawej ręki Fleminga. Gdy prąd przewodzący przewodnikI jest umieszczony w poprzecznym polu magnetycznym B, pole elektryczne E jest indukowany w przewodniku prostopadłym do obu I i B. Zjawisko to nosi nazwęHall Effect.
Wyjaśnienie
Kiedy przewodnik przewodzący prąd jest umieszczony w poprzecznym polu magnetycznym, wówczas to pole magnetyczne wywiera pewien nacisk na elektrony, które poruszają się po zakrzywionej ścieżce, aby kontynuować swoją podróż. Przewodnik z przyłożoną energią pokazano na poniższym rysunku. Wskazane jest również pole magnetyczne.
Gdy elektrony przemieszczają się przez przewodnik znajdujący się w polu magnetycznym B, elektrony będą doświadczać siły magnetycznej. Ta siła magnetyczna spowoduje, że elektrony będą przemieszczać się bliżej jednej strony niż drugiej. Tworzy to ładunek ujemny z jednej strony i ładunek dodatni z drugiej, jak pokazano na poniższym rysunku.
To oddzielenie ładunku spowoduje powstanie różnicy napięcia, która jest znana jako Hall Voltage or Hall EMF. Napięcie rośnie, aż pole elektryczne wytworzy na ładunku siłę elektryczną równą i przeciwną do siły magnetycznej. Ten efekt jest znany jakoHall Effect.
$$ \ overrightarrow {F_ {magnetic}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {F_ {Electric}} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} $$
V D to prędkość, której doświadcza każdy elektron
$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $ Ponieważ V = Ed
Gdzie q = ilość ładunku
$ \ overrightarrow {B} $ = pole magnetyczne
$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = prędkość dryfu
$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = efekt elektryczny Halla
d = odległość między płaszczyznami w przewodniku (szerokość przewodu)
$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: d \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
$$ \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
To jest Hall EMF
Używa
Efekt Halla służy do uzyskania informacji o rodzaju półprzewodnika, znaku nośników ładunku, do pomiaru stężenia elektronów lub dziur oraz ruchliwości. Tam możemy również wiedzieć, czy materiał jest przewodnikiem, izolatorem czy półprzewodnikiem. Służy również do pomiaru gęstości strumienia magnetycznego i mocy fali elektromagnetycznej.
Rodzaje prądów
Jeśli chodzi o rodzaje prądów w półprzewodnikach, należy omówić dwa terminy. Oni sąDiffusion Current i Drift Current.
Prąd dyfuzyjny
Podczas domieszkowania występuje różnica w stężeniu elektronów i dziur. Te elektrony i dziury mają tendencję do dyfuzji od wyższego stężenia gęstości ładunku do niższego poziomu stężenia. Ponieważ są to nośniki ładunku, stanowią one prąd zwanydiffusion current.
Aby dowiedzieć się o tym szczegółowo, rozważmy materiał typu N i materiał typu P.
Materiał typu N ma elektrony jako nośniki większościowe i kilka dziur jako nośniki mniejszościowe.
Materiał typu P ma dziury jako większość nośników i kilka elektronów jako nośniki mniejszościowe.
Jeśli te dwa materiały są zbyt blisko siebie, aby się połączyć, wówczas kilka elektronów z pasma walencyjnego materiału typu N ma tendencję do przemieszczania się w kierunku materiału typu P, a kilka otworów z pasma walencyjnego materiału typu P ma tendencję do przemieszczania się w kierunku Materiał typu N. Obszar między tymi dwoma materiałami, w którym zachodzi ta dyfuzja, nazywany jest asDepletion region.
W związku z tym prąd utworzony w wyniku dyfuzji tych elektronów i dziur, bez zastosowania jakiejkolwiek energii zewnętrznej, można określić jako Diffusion Current.
Dryft Current
Prąd powstały w wyniku dryfu (ruchu) naładowanych cząstek (elektronów lub dziur) w wyniku przyłożonego pola elektrycznego nazywany jest Drift Current. Poniższy rysunek wyjaśnia prąd dryftu, czy w jaki sposób przyłożone pole elektryczne robi różnicę.
Wielkość przepływu prądu zależy od zastosowanego ładunku. Ten prąd dryfu wpływa również na szerokość obszaru zubożenia. Aby element działał w obwodzie aktywnym, ten prąd dryftu odgrywa ważną rolę.