Wat is het Hall-effect

Als u een persoon bekend met de natuurkunde op het niveau van een basiskennis van wat een Hall-effect en waar het wordt toegepast, kun je niet een antwoord te krijgen vragen. Verrassend, in de realiteit van de moderne wereld dit gebeurt heel vaak. In feite is de Hall-effect gebruikt in tal van elektrische apparaten. Bijvoorbeeld, zodra een populaire computer floppy disk drives bepaalt de eerste positie van de motor met behulp van de Hall-generatoren. Geschikte sensoren worden "verplaatst", en in het stelsel van moderne drives voor CD's (zowel CD en DVD). Verder toepassingen omvatten niet alleen verschillende meetinstrumenten, maar ook stroomgeneratoren gebaseerd op omzetting van warmte naar de stroom van geladen deeltjes door een magnetisch veld (MHD).

Edwin Herbert Hall in 1879 jaar, het uitvoeren van experimenten met een geleidende plaat, moedwillige vinden op het eerste gezicht mogelijk optreden van een fenomeen (stress) in de interactie van de elektrische stroom en magnetisch veld. Maar eerst iets anders.

Laten we een klein gedachte-experiment: neem een metalen plaat en door het overgaan elektrische stroom. Vervolgens plaats deze in een extern magnetisch veld , zodat de lijnen van de veldsterkte loodrecht georiënteerd op het vlak van de geleidende plaat. Dientengevolge, de vlakken (in de richting van de stroom), een potentiaalverschil. Dit is het Hall-effect. De reden voor het optreden bekend Lorentzkracht.

Er is een manier om de waarde van de resulterende spanning (soms Hall potentiaal) te bepalen. De algemene uitdrukking heeft de vorm:

Eh Eh * = H,

waarbij H - de plaatdikte; Eh - sterkte van het externe veld.

Aangezien de potentiaal gevolg van herverdeling van ladingsdragers in de geleider wordt beperkt (het proces niet eindeloos doorgaan). Zijdelingse beweging van de lading stopt op het moment dat de waarde van de Lorentz-kracht (F = q * v * B) oppositie q * Eh (q - lading) gelijk.

Aangezien de stroomdichtheid J is gelijk aan het product van de ladingsdichtheid, de snelheid en de individuele waarden van q d.w.z.

J = n * q * v,

respectievelijk

v = J / (k * n).

Vandaar (koppeling met formule intensiteit):

Eh = B * (J / (k * n)).

Combineer al het bovenstaande en het bepalen van het potentieel van de hal door de waarde van de lading:

Uh = (J * B * H) / n * q).

Hall-effect suggereert dat soms metalen niet waargenomen elektronen en gaten geleiding. Zo is cadmium, beryllium en zink. Het bestuderen Hall-effect in halfgeleiders, was er geen twijfel over bestaan dat de ladingsdragers - het "gat". Zoals reeds aangegeven, ook voor metalen. Men geloofde dat wanneer de ladingsverdeling (vorming van zaalbouw) gemeenschappelijk vector wordt gevormd door elektronen (negatief voorteken). Echter, het bleek dat de veldstroom niet elektronen creëert. In de praktijk wordt deze eigenschap gebruikt om de dichtheid van de ladingsdragers bepaald in het halfgeleidermateriaal.

Niet minder is bekend quantum Hall effect (1982). Het is een van de eigenschappen van twee-dimensionale elektronengas geleiding (de deeltjes vrij bewegen in twee richtingen) onder de omstandigheden van extreem lage temperaturen en hoge externe magneetvelden. het bestaan van "fragmentatie" werd ontdekt toen het bestuderen van het effect. Er was een indruk dat de lading niet wordt gevormd door enkelvoudige dragers (1 + 1 + 1) en de componenten (1 + 1 + 0,5). Echter, het bleek dat er geen wetten zijn gebroken. Overeenkomstig Pauliprincipe, rond elk elektron in een magnetisch veld ontstaat een soort stralen van de wervelstroming. Bij toenemende veldsterkte situatie ontstaat bij het matchen "= een een electron vortex" niet langer worden voldaan. Elk deeltje meerdere quanta magnetische flux. Deze nieuwe deeltjes zijn precies de oorzaak van een fractioneel resultaat wanneer het Hall-effect.