O Efeito Hall foi introduzido por um físico americano Edwin H.Hall no ano de 1879. É baseado na medição do campo eletromagnético. Também é denominado como Efeito Hall comum. Quando um condutor de corrente é perpendicular a um campo magnético, a voltagem gerada é medida em ângulos retos com o caminho da corrente. Onde o fluxo da corrente é semelhante ao do líquido fluindo em um tubo. Primeiramente foi aplicado na classificação de amostras químicas. Em segundo lugar, era aplicável em Sensor de efeito Hall onde foi usado para medir os campos DC do ímã, onde o sensor é mantido estacionário.
Princípio do Efeito Hall
O efeito Hall é definido como a diferença de voltagem gerada em um condutor de corrente, é transversal a uma corrente elétrica no condutor e um campo magnético aplicado perpendicular à corrente.
Efeito Hall = campo elétrico induzido / densidade de corrente * o campo magnético aplicado - (1)
efeito hall
Teoria do Efeito Hall
Corrente elétrica é definida como o fluxo de partículas carregadas em um meio condutor. As cargas que estão fluindo podem ser carregadas negativamente - elétrons ‘e-’ / carregadas positivamente - orifícios ‘+’.
Exemplo
Considere uma placa condutora fina de comprimento L e conecte as duas extremidades de uma placa com uma bateria. Onde uma extremidade é conectada da extremidade positiva de uma bateria a uma extremidade da placa e outra extremidade é conectada da extremidade negativa de uma bateria a outra extremidade da placa. Agora observamos que atualmente começa a fluir da carga negativa para a extremidade positiva da placa. Devido a este movimento, um campo magnético é gerado.
teoria do efeito hall
Força de Lorentz
Por exemplo, se colocarmos um nu magnético próximo ao condutor, o campo magnético perturbará o campo magnético dos portadores de carga. Essa força que distorce a direção dos portadores de carga é conhecida como força de Lorentz.
Devido a isso, os elétrons se moverão para uma extremidade da placa e os orifícios se moverão para a outra extremidade da placa. Aqui a tensão Hall é medida entre os dois lados das placas com um multímetro . Este efeito também é conhecido como Efeito Hall. Onde a corrente é diretamente proporcional aos elétrons defletidos, por sua vez, proporcional à diferença de potencial entre as duas placas.
Quanto maior a corrente, maior são os elétrons defletidos e, portanto, podemos observar a alta diferença de potencial entre as placas.
A tensão Hall é diretamente proporcional à corrente elétrica e ao campo magnético aplicado.
VH = I B / q n d -- ( dois )
I - Corrente fluindo no Sensor
B - Força do campo magnético
q - Cobrar
n - cobrar transportadoras por unidade de volume
d - Espessura do sensor
Derivação do coeficiente de Hall
Seja a corrente IX a densidade da corrente, JX vezes a área correcional do condutor em peso.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
De acordo com a lei de Ohms, se a corrente aumentar, o campo também aumenta. Que é dado como
JX = σ EX , ---- (4)
Onde σ = condutividade do material no condutor.
Ao considerar o exemplo acima de colocar uma barra magnética em ângulo reto em relação ao condutor, sabemos que ele experimenta a força de Lorentz. Quando um estado estacionário é alcançado, não haverá fluxo de carga em qualquer direção que pode ser representada como,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - campo elétrico / campo Hall na direção y
Bz - campo magnético na direção z
VH = - ∫0w EY dia = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Onde RH = 1 / nq ———— (8)
Unidades de efeito Hall: m3 / C
Mobilidade Hall
µ p ou µ n = σ n R H ———— (9)
A mobilidade Hall é definida como µ p ou µ n é a condutividade devido aos elétrons e lacunas.
Densidade do fluxo magnético
É definido como a quantidade de fluxo magnético em uma área em ângulos retos com a direção do fluxo magnético.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Efeito Hall em Metais e Semicondutores
De acordo com o campo elétrico e o campo magnético, os portadores de carga que se movem no meio experimentam alguma resistência devido ao espalhamento entre os portadores e as impurezas, junto com os portadores e átomos de material que estão sofrendo vibração. Portanto, cada portador se espalha e perde sua energia. Que pode ser representado pela seguinte equação
efeito hall em metais e semicondutores
F retardado = - mv / t , ----- ( onze )
t = tempo médio entre eventos de espalhamento
De acordo com a lei dos segundos de Newtons,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = massa do portador
Quando ocorre um estado estacionário, o parâmetro 'v' será negligenciado
Se 'B' estiver ao longo da coordenada z, podemos obter um conjunto de equações 'v'
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- ( quinze )
Nós sabemos isso Jx = n q vx ————— (1 6)
Substituindo nas equações acima, podemos modificá-lo como
Jx = (σ / (1 + (wc t) 2)) (Ex + wc t Ey) ———– (1 7)
J y = (σ * (Ey - wc t Ex) / (1 + (wc t) 2 ) ———- (1 8)
Jz = σ Ez ———— (1 9)
Nós sabemos isso
σ n q2 t / m ---- ( vinte )
σ = condutividade
t = tempo de relaxamento
e
wc q Bz / m ----- ( vinte e um )
wc = frequência do ciclotron
A frequência do ciclotron é definida como a frequência do campo magnético de rotação de uma carga. Qual é a força do campo.
O que pode ser explicado nos seguintes casos para saber se não é forte e / ou “t” é curto
Caso (i): Se wc t<< 1
Indica um limite de campo fraco
Caso (ii): Se wc t >> 1
Indica um forte limite de campo.
Vantagens
As vantagens do efeito hall incluem o seguinte.
- A velocidade de operação é alta, ou seja, 100 kHz
- Loop de operações
- Capacidade de medir grande corrente
- Ele pode medir a velocidade Zero.
Desvantagens
As desvantagens do efeito hall incluem o seguinte.
- Não pode medir o fluxo de corrente maior que 10cm
- Há um grande efeito da temperatura nas transportadoras, que é diretamente proporcional
- Mesmo na ausência de um campo magnético, uma pequena voltagem é observada quando os eletrodos estão centralizados.
Aplicações do Efeito Hall
As aplicações do efeito hall incluem o seguinte.
- Senor de campo magnético
- Usado para multiplicação
- Para medição de corrente contínua, ele usa testador de Tong de efeito Hall
- Podemos medir os ângulos de fase
- Também podemos medir o transdutor de deslocamentos lineares
- Propulsão de nave espacial
- Sensor de fonte de alimentação
Assim, o Efeito Hall é baseado no Eletromagnético princípio. Aqui vimos a derivação do coeficiente de Hall, também o efeito de Hall em metais e Semicondutores . Aqui está uma pergunta: Como o efeito Hall é aplicável na operação de velocidade zero?
