Hvis du spør en person kjent med fysikk pånivå av kun grunnleggende kunnskap om hva en Hall-effekt er og hvor den brukes, kan du ikke få svar. Overraskende, i realiteten i den moderne verden skjer dette ganske ofte. Faktisk er Hall-effekten brukt i mange elektriske enheter. For eksempel bestemte de en gang populære datamaskinens diskettstasjoner den opprinnelige posisjonen til motoren ved hjelp av Hall-generatorer. Tilsvarende sensorer "migrert" til ordninger av moderne stasjoner for CDer (både CD og DVD). I tillegg inkluderer applikasjonsområdene ikke bare forskjellige måleinstrumenter, men også elektriske energisparatorer basert på omdannelse av varme til en fluss av ladede partikler under virkningen av et magnetisk felt (MHD).
Edwin Herbert Hall i 1879, gjennomførte eksperimenter medlederplate, oppdaget en årsakssammenheng, ved første øyekast, fenomenet utseendet av et potensial (spenning), i samspillet mellom en elektrisk strøm og et magnetfelt. Men om alt i orden.
La oss lage et lite tankeeksperiment:ta en metallplate og la elektrisk strøm passere gjennom den. Deretter plasserer vi den i et eksternt magnetfelt på en slik måte at feltstyrkenes linjer er orientert vinkelrett på ledningsplatens plan. Som et resultat oppstår en potensiell forskjell på ansiktene (i motsatt retning av strømmen). Dette er Hall-effekten. Årsaken til utseendet hans er den berømte Lorentz-kraften.
Det er en måte å bestemme størrelsen på den oppståtte spenningen (noen ganger kalt Hall-potensialet). Det generelle uttrykket har formen:
Uh = Eh * H,
hvor H er tykkelsen på platen; Eh er den ytre feltstyrken.
Siden potensialet oppstår fraomfordeling av ladningsbærere i lederen, så er den begrenset (prosessen fortsetter ikke på ubestemt tid). Den tverrgående bevegelsen av ladninger vil stoppe i det øyeblikket verdien av Lorentz-kraften (F = q * v * B) er lik motvirkningen q * Eh (q er ladningen).
Siden strømtettheten J er lik produktet av ladningskonsentrasjonen, er deres hastighet og enhetsverdi q, dvs.
J = n * q * v,
henholdsvis
v = J / (q * n).
Herfra følger (etter å ha koblet formelen med spenning):
Eh = B * (J / (q * n)).
Kombiner alle de ovennevnte og bestem potensialet til hallen gjennom verdien av ladningen:
Uh = (J * B * H) / n * q).
Hall-effekten antyder at noen ganger iI metaller observeres hulledninger i stedet for elektron. For eksempel er det kadmium, beryllium og sink. Studerer Hall-effekten i halvledere, var det ingen som tvilte på at ladningsbærere var “hull”. Som allerede indikert, gjelder dette imidlertid metaller. Det ble antatt at under fordelingen av ladninger (dannelsen av Hall-potensialet), vil den generelle vektoren dannes av elektroner (negativt tegn). Det viste seg imidlertid at ikke elektroner skaper strøm i det hele tatt i feltet. I praksis brukes denne egenskapen til å bestemme tettheten av ladningsbærere i et halvledende materiale.
Ikke mindre berømt er kvante Hall-effekten (1982år). Det er en av egenskapene til konduktiviteten til en todimensjonal elektrongass (partikler kan bare bevege seg fritt i to retninger) under ultra-lave temperaturer og høye eksterne magnetfelt. Når du studerer denne effekten, ble eksistensen av "fragmentering" oppdaget. Det så ut til at ladningen ikke ble dannet av enkeltbærere (1 + 1 + 1), men av bestanddeler (1 + 1 + 0,5). Det viste seg imidlertid at ingen lover ble brutt. I samsvar med Pauli-prinsippet opprettes det en slags virvel rundt hvert elektron i et magnetfelt fra kvanten av selve strømmen. Med økende feltintensitet oppstår en situasjon når korrespondansen "ett elektron = en virvel" slutter å oppfylles. Hver partikkel har flere kvanta magnetisk flux. Disse nye partiklene er nettopp årsaken til brøkresultatet i Hall-effekten.
