Базовая электроника - эффект Холла
Эффект Холла был назван в честь Edwin Hall, его первооткрыватель. Это несколько похоже на правило правой руки Флеминга. Когда токоведущий проводникI помещается в поперечное магнитное поле B, электрическое поле E индуцируется в проводнике перпендикулярно обоим I и B. Это явление называетсяHall Effect.
Объяснение
Когда проводник с током помещается в поперечное магнитное поле, это магнитное поле оказывает некоторое давление на электроны, которые выбирают изогнутый путь, чтобы продолжить свое путешествие. Проводник с приложенной энергией показан на следующем рисунке. Также указывается магнитное поле.
Когда электроны проходят через проводник, находящийся в магнитном поле B, электроны испытывают магнитную силу. Эта магнитная сила заставит электроны перемещаться ближе к одной стороне, чем к другой. Это создает отрицательный заряд с одной стороны и положительный - с другой, как показано на следующем рисунке.
Такое разделение зарядов создаст разность напряжений, известную как Hall Voltage or Hall EMF. Напряжение нарастает до тех пор, пока электрическое поле не создает электрическую силу на заряде, равную и противоположную магнитной силе. Этот эффект известен какHall Effect.
$$ \ overrightarrow {F_ {магнитный}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {F_ {Electric}} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} $$
V D - это скорость, которую испытывает каждый электрон
$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $ Поскольку V = Ed
Где q = количество заряда
$ \ overrightarrow {B} $ = магнитное поле
$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = скорость дрейфа
$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = электрический эффект Холла
d = расстояние между плоскостями в проводнике (ширина проводника)
$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: d \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
$$ \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
Это ЭДС Холла
Использует
Эффект Холла используется для получения информации о типе полупроводника, знаке носителей заряда, для измерения концентрации электронов или дырок и подвижности. Таким образом, мы также можем узнать, является ли материал проводником, изолятором или полупроводником. Он также используется для измерения плотности магнитного потока и мощности электромагнитной волны.
Типы течений
Переходя к типам токов в полупроводниках, необходимо обсудить два термина. Они естьDiffusion Current и Drift Current.
Диффузионный ток
При легировании возникает разница в концентрации электронов и дырок. Эти электроны и дырки имеют тенденцию диффундировать от более высокой концентрации заряда к более низкой концентрации. Поскольку это носители заряда, они составляют ток, называемыйdiffusion current.
Чтобы узнать об этом подробнее, давайте рассмотрим материал N-типа и материал P-типа.
Материал N-типа имеет электроны в качестве основных носителей и небольшое количество дырок в качестве неосновных.
Материал P-типа имеет дырки в качестве основных носителей и небольшое количество электронов в качестве неосновных носителей.
Если эти два материала поднесены слишком близко друг к другу, чтобы соединиться, то небольшое количество электронов из валентной зоны материала N-типа будет стремиться двигаться к материалу P-типа, а несколько дырок из валентной зоны материала P-типа стремятся двигаться в направлении Материал N-типа. Область между этими двумя материалами, где происходит диффузия, называетсяDepletion region.
Следовательно, ток, образованный из-за диффузии этих электронов и дырок, без приложения какой-либо внешней энергии, можно назвать Diffusion Current.
Дрейфовый ток
Ток, образующийся в результате дрейфа (движения) заряженных частиц (электронов или дырок) под действием приложенного электрического поля, называется Drift Current. На следующем рисунке поясняется дрейфовый ток независимо от того, как приложенное электрическое поле имеет значение.
Величина протекающего тока зависит от применяемого заряда. На ширину области истощения также влияет этот дрейфовый ток. Этот дрейфовый ток играет важную роль для того, чтобы компонент работал в активной цепи.