Efek Hall diperkenalkan oleh Fisikawan Amerika Edwin H. Hall pada tahun 1879. Ini didasarkan pada pengukuran medan elektromagnetik. Itu juga disebut sebagai Efek Hall biasa. Ketika konduktor pembawa arus tegak lurus dengan medan magnet, tegangan yang dihasilkan diukur pada sudut kanan ke jalur arus. Dimana aliran arus mirip dengan aliran cairan dalam pipa. Pertama diaplikasikan dalam klasifikasi sampel kimia. Kedua, itu berlaku di Sensor Efek Hall di mana itu digunakan untuk mengukur medan DC magnet, di mana sensor disimpan diam.
Prinsip Efek Hall
Efek Hall didefinisikan sebagai perbedaan tegangan yang dihasilkan melintasi konduktor pembawa arus, melintang ke arus listrik di konduktor dan medan magnet yang diterapkan tegak lurus terhadap arus.
Efek Hall = medan listrik yang diinduksi / rapat arus * medan magnet yang diterapkan - (1)
efek hall
Teori Efek Hall
Arus Listrik didefinisikan sebagai aliran partikel bermuatan dalam media konduktor. Muatan yang mengalir dapat bermuatan Negatif - Elektron 'e-' / bermuatan Positif - Lubang '+'.
Contoh
Pertimbangkan pelat konduktor tipis dengan panjang L dan sambungkan kedua ujung pelat dengan baterai. Dimana satu ujung dihubungkan dari ujung positif baterai ke salah satu ujung pelat dan ujung lainnya dihubungkan dari ujung negatif baterai ke ujung lain pelat. Sekarang kita amati bahwa arus mulai mengalir dari muatan negatif ke ujung positif pelat. Karena gerakan ini, medan magnet dihasilkan.
teori-efek-hall
Lorentz Force
Misalnya, jika kita meletakkan magnet di dekat konduktor, medan magnet akan mengganggu medan magnet pembawa muatan. Gaya yang mendistorsi arah pembawa muatan ini disebut gaya Lorentz.
Karena itu, elektron akan berpindah ke salah satu ujung pelat dan lubang akan pindah ke ujung lain pelat. Di sini tegangan Hall diukur antara dua sisi pelat dengan a multimeter . Efek ini juga dikenal sebagai Efek Hall. Dimana arus berbanding lurus dengan elektron yang dibelokkan pada gilirannya sebanding dengan beda potensial antara kedua pelat.
Lebih besar arus yang lebih besar adalah elektron yang dibelokkan dan karenanya kita dapat mengamati perbedaan potensial tinggi antara pelat.
Hall Voltage berbanding lurus dengan arus listrik dan medan magnet yang diterapkan.
VH = I B / q n d - (dua)
I - Arus yang mengalir di Sensor
B - Kekuatan Medan Magnet
q - Isi daya
n - biaya operator per unit volume
d - Ketebalan sensor
Penurunan Koefisien Hall
Misalkan arus IX adalah rapat arus, JX kali luas koreksi konduktor wt.
IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)
Menurut hukum Ohm, jika arus meningkat medan juga meningkat. Yang diberikan sebagai
JX = σ EX , ---- (4)
Dimana σ = konduktivitas bahan dalam konduktor.
Pada contoh di atas penempatan batang magnet siku-siku ke konduktor kita tahu bahwa ia mengalami gaya Lorentz. Ketika kondisi tunak tercapai, tidak akan ada aliran muatan ke segala arah yang dapat direpresentasikan sebagai,
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY - medan listrik / Hall field searah y
Bz - medan magnet searah z
VH = - ∫0w EY hari = - Ey w ———- (6)
VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
Dimana RH = 1 / nq ———— (8)
Satuan Efek Hall: m3 / C
Mobilitas Hall
µ p atau µ n = σ n R H ———— (9)
Mobilitas hall didefinisikan sebagai µ p atau µ n adalah konduktivitas karena elektron dan lubang.
Densitas Fluks Magnetik
Ini didefinisikan sebagai jumlah fluks magnet di suatu area yang diambil dari sudut siku-siku ke arah fluks magnet.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
Efek Hall pada Logam dan Semikonduktor
Menurut medan listrik dan medan magnet, pembawa muatan yang bergerak di medium mengalami hambatan karena hamburan antara pembawa dan pengotor, bersama dengan pembawa dan atom material yang mengalami getaran. Karenanya setiap pembawa berhamburan dan kehilangan energinya. Yang dapat diwakili oleh persamaan berikut
hall-effect-dalam-logam-dan-semikonduktor
F terbelakang = - mv / t , ----- (sebelas)
t = waktu rata-rata antar kejadian hamburan
Menurut hukum detik Newton,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)
m = massa pembawa
Ketika kondisi mapan terjadi, parameter 'v' akan diabaikan
Jika 'B' berada di sepanjang koordinat z, kita dapat memperoleh persamaan '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 ---- (lima belas)
Kami tahu itu Jx = n q vx ————— (1 6)
Mengganti persamaan di atas kita dapat memodifikasinya sebagai
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)
Kami tahu itu
σ n q2 t / m ---- ( dua puluh )
σ = konduktivitas
t = waktu relaksasi
dan
wc q Bz / m ----- ( dua puluh satu )
wc = frekuensi siklotron
Frekuensi siklotron didefinisikan sebagai frekuensi rotasi medan magnet dari suatu muatan. Yang merupakan kekuatan lapangan.
Yang dapat dijelaskan dalam kasus berikut untuk mengetahui apakah tidak kuat dan / atau “t” pendek
Kasus (i): Jika wc t<< 1
Ini menunjukkan batas bidang yang lemah
Kasus (ii): Jika wc t >> 1
Ini menunjukkan batas bidang yang kuat.
Keuntungan
Keuntungan efek hall meliputi yang berikut ini.
- Kecepatan operasinya tinggi yaitu 100 kHz
- Loop operasi
- Kapasitas untuk mengukur arus besar
- Itu bisa mengukur kecepatan Zero.
Kekurangan
Kerugian dari efek hall meliputi yang berikut ini.
- Itu tidak dapat mengukur aliran arus lebih dari 10cm
- Ada pengaruh suhu yang besar pada pembawa, yang berbanding lurus
- Bahkan dengan tidak adanya medan magnet, tegangan kecil diamati ketika elektroda berada di tengah.
Aplikasi Efek Hall
Penerapan efek hall meliputi berikut ini.
- Senor Medan Magnet
- Digunakan untuk perkalian
- Untuk pengukuran arus searah digunakan Hall Effect Tong Tester
- Kita bisa mengukur sudut fasa
- Kami juga dapat mengukur transduser perpindahan Linear
- Propulsi pesawat ruang angkasa
- Sensor catu daya
Jadi, Efek Hall didasarkan pada Elektro-magnetik prinsip. Di sini kita telah melihat penurunan Koefisien Hall, juga Efek Hall pada Logam dan Semikonduktor . Berikut adalah pertanyaan, Bagaimana Efek Hall dapat diterapkan dalam operasi kecepatan nol?
