Was ist der Hall-Effekt

Wenn Sie fragen, eine vertraute Person mit der Physik auf dem Niveau eines Grundkenntnisse von dem, was ein Hall-Effekt und wo es angewendet wird, können Sie keine Antwort bekommen. Überraschenderweise dies in der Realität der modernen Welt geschieht ziemlich oft. In der Tat ist der Hall-Effekt in vielen elektrischen Geräten verwendet. Zum Beispiel, wenn eine populäre Computer-Diskettenlaufwerke bestimmt die Anfangsposition des Motors die Hallgeneratoren verwenden. Geeignete Sensoren sind „bewegt“ und im System der modernen Laufwerke für CDs (sowohl CD und DVD). Die weitere Anwendung sind nicht nur verschiedene Messinstrumente, aber auch Stromgeneratoren basierend auf Umwandlung von Wärme auf den Strom von geladenen Teilchen durch ein Magnetfeld (MHD).

Edwin Herbert Hall in 1879 Jahren, die Durchführung von Experimenten mit einer leitenden Platte, fand mutwillige auf dem ersten Blick, potentielle Auftreten eines Phänomen (Stress) in der Wechselwirkung des elektrischen Stroms und Magnetfeld. Aber das Wichtigste zuerst.

Lassen Sie sich ein wenig Gedankenexperiment tun: eine Metallplatte nehmen und durch sie elektrischen Strom. Als nächstes legen sie in einem externen Magnetfeld , so dass die Linien Stärke des Feldes senkrecht zu der Ebene der leitenden Platte ausgerichtet sind. Als Ergebnis werden die Flächen (über die Richtung des Stroms), eine Potentialdifferenz. Dies ist der Hall-Effekt. Der Grund für ihr Auftreten ist bekannt , Lorentzkraft.

Es gibt einen Weg, um den Wert der resultierenden Spannung (manchmal auch als Hall-Spannung) zu bestimmen. Der allgemeine Ausdruck hat die Form:

Uh = Eh * H,

wobei H – die Plattendicke; Eh – Stärke des äußeren Feldes.

Da das Potential in dem Leiter die Umverteilung von Ladungsträgern zurückzuführen ist, ist es begrenzt (der Prozess nicht auf unbestimmte Zeit nicht fortgesetzt). Seitliche Bewegung der Ladung wird in dem Moment zu stoppen, wenn der Wert der Lorentzkraft (F = q * v * B) zu Opposition q * gleichsetzen Eh (q – Gebühr).

Da die Stromdichte J ist gleich dem Produkt der Ladungsdichte, die Geschwindigkeit und die einzelnen Werte von Q, d.h.

J = q * v * n,

bzw.

v = J / (q * n).

Daher (Verbindung mit Formel Intensität):

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

Kombinieren Sie alle der oben genannten und bestimmen das Potential der Halle durch den Wert der Ladung:

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

Hall-Effekt schlägt vor, dass manchmal in Metallen nicht Elektronen- und Löcherleitung beobachtet. Zum Beispiel ist es Cadmium, Beryllium und Zink. Studiert Hall-Effekt in Halbleitern, gibt es keinen Zweifel daran, dass die Ladungsträger – das „Loch“. Jedoch, wie bereits angedeutet, ist es auch für Metalle. Es wurde angenommen, dass, wenn die Ladungsverteilung (Bildung von Hallenbau) gemeinsamem Vektor wird durch Elektronen (negative Vorzeichen) gebildet. Es stellte sich jedoch heraus, dass der Feldstrom erzeugt keine Elektronen. In der Praxis wird diese Eigenschaft verwendet, um die Dichte der Ladungsträger in dem Halbleitermaterial zu bestimmen.

Nicht weniger bekannt ist, Quanten-Hall-Effekt (1982). Es ist eine der Eigenschaften des zweidimensionalen Elektronengasleitung (die Teilchen sind frei, in nur zwei Richtungen bewegen) unter den Bedingungen von extrem niedrigen Temperaturen und hohe externe Magnetfelder. die Existenz von „Fragmentierung“ wurde entdeckt, als die Wirkung zu studieren. Es gab einen Eindruck, dass die Ladung nicht durch Einzelträger (1 + 1 + 1), und die Komponenten von (1 + 1 + 0,5) gebildet wird. Es stellte sich jedoch heraus, dass keine Gesetze gebrochen sind. Gemäß Pauli – Prinzip, um jedes Elektron in einem Magnetfeld ist eine Art von Strahlen der Wirbelströmung erzeugt. Mit zunehmender Feldstärke Situation entsteht, wenn passenden „= ein ein Elektron vortex“ aufhört, zufrieden zu sein. Jedes Teilchen hat mehrere Quanten des magnetischen Flusses. Diese neuen Partikel sind genau die Ursache für ein Bruchergebnis, wenn der Hall-Effekt.