Eletrônica Básica - Efeito Hall
Efeito Hall foi nomeado após Edwin Hall, seu descobridor. Isso é um pouco semelhante à regra da mão direita de Fleming. Quando um condutor de correnteI é colocado em um campo magnético transversal B, um campo elétrico E é induzido no condutor perpendicular a ambos I e B. Este fenômeno é chamado deHall Effect.
Explicação
Quando um condutor de corrente é colocado em um campo magnético transversal, este campo magnético exerce alguma pressão sobre os elétrons que seguem um caminho curvo para continuar sua jornada. O condutor com energia aplicada é mostrado na figura a seguir. O campo magnético também é indicado.
Conforme os elétrons viajam através do condutor que fica em um campo magnético B, os elétrons experimentam uma força magnética. Essa força magnética fará com que os elétrons viajem mais próximos de um lado do que do outro. Isso cria uma carga negativa de um lado e uma carga positiva do outro, conforme mostrado na figura a seguir.
Esta separação de carga criará uma diferença de voltagem que é conhecida como Hall Voltage or Hall EMF. A tensão aumenta até que o campo elétrico produza uma força elétrica na carga que é igual e oposta à força magnética. Este efeito é conhecido comoHall Effect.
$$ \ overrightarrow {F_ {magnet}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {F_ {Electric}} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} $$
V D é a velocidade que cada elétron está experimentando
$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $ Desde V = Ed
Onde q = quantidade de carga
$ \ overrightarrow {B} $ = o campo magnético
$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = a velocidade de deriva
$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = o efeito elétrico Hall
d = distância entre os planos em um condutor (largura do condutor)
$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: d \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
$$ \ varejpsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
Este é o Hall EMF
Usos
O Efeito Hall é usado para obter informações sobre o tipo de semicondutor, o sinal dos portadores de carga, para medir a concentração de elétrons ou lacunas e a mobilidade. Ali também podemos saber se o material é um condutor, isolante ou semicondutor. Também é usado para medir a densidade do fluxo magnético e a potência em uma onda eletromagnética.
Tipos de correntes
Chegando aos tipos de correntes em semicondutores, há dois termos que precisam ser discutidos. Eles sãoDiffusion Current e Drift Current.
Corrente de difusão
Quando o doping é feito, ocorre uma diferença na concentração de elétrons e lacunas. Esses elétrons e lacunas tendem a se difundir de uma concentração mais alta de densidade de carga para um nível de concentração mais baixo. Por serem portadores de carga, eles constituem uma corrente chamadadiffusion current.
Para saber mais sobre isso, vamos considerar um material tipo N e um material tipo P.
O material do tipo N tem elétrons como portadores majoritários e poucos buracos como portadores minoritários.
O material do tipo P tem buracos como portadores majoritários e poucos elétrons como portadores minoritários.
Se esses dois materiais são trazidos muito próximos um do outro para se juntarem, então alguns elétrons da banda de valência do material tipo N tendem a se mover em direção ao material tipo P e poucos buracos da banda de valência do material tipo P tendem a se mover em direção Material tipo N. A região entre esses dois materiais onde ocorre essa difusão, é chamada deDepletion region.
Assim, a corrente formada devido à difusão desses elétrons e buracos, sem a aplicação de qualquer tipo de energia externa, pode ser denominada como Diffusion Current.
Corrente de Deriva
A corrente formada devido à deriva (movimento) de partículas carregadas (elétrons ou buracos) devido ao campo elétrico aplicado, é chamada de Drift Current. A figura a seguir explica a corrente de deriva, seja como o campo elétrico aplicado, faz a diferença.
A quantidade de fluxo de corrente depende da carga aplicada. A largura da região de depleção também é afetada por esta corrente de deriva. Para fazer um componente funcionar em um circuito ativo, essa corrente de deriva desempenha um papel importante.