홀 효과는 1879 년 미국 물리학 자 Edwin H. Hall에 의해 소개되었습니다. 이것은 전자기장 측정을 기반으로합니다. 일반 홀 효과라고도합니다. 전류 전달 도체가 자기장에 수직 일 때 생성 된 전압은 전류 경로에 대해 직각으로 측정됩니다. 전류 흐름이 파이프를 흐르는 액체의 흐름과 유사한 곳. 먼저 화학 시료의 분류에 적용되었습니다. 둘째, 홀 효과 센서 자석의 DC 필드를 측정하는 데 사용되었습니다. 센서 고정되어 있습니다.
홀 효과의 원리
홀 효과는 전류 전달 도체에서 생성되는 전압의 차이로 정의되며 도체의 전류와 전류에 수직으로 적용된 자기장을 가로지 릅니다.
홀 효과 = 유도 전기장 / 전류 밀도 * 적용된 자기장 -(1)
“삼상에서 단상으로 ”
홀 효과
홀 효과 이론
전류는 전도 매체에서 하전 된 입자의 흐름으로 정의됩니다. 흐르는 전하는 음전하 – 전자‘e-‘/ 양전하 – 구멍‘+’일 수 있습니다.
예
길이가 L 인 얇은 전도 판을 고려하고 판의 양쪽 끝을 배터리로 연결합니다. 한쪽 끝은 배터리의 양극 끝에서 플레이트의 한쪽 끝으로 연결되고 다른 끝은 배터리의 음극 끝에서 플레이트의 다른 끝으로 연결됩니다. 이제 우리는 현재 음전하에서 플레이트의 양끝으로 흐르기 시작하는 것을 관찰합니다. 이 움직임으로 인해 자기장이 생성됩니다.
홀 효과 이론
로렌츠 포스
예를 들어, 도체 근처에 자기 베어를 배치하면 자기장이 전하 캐리어의 자기장을 방해합니다. 전하 캐리어의 방향을 왜곡하는이 힘을 로렌츠 힘이라고합니다.
이로 인해 전자는 판의 한쪽 끝으로 이동하고 구멍은 판의 다른 끝으로 이동합니다. 여기서 홀 전압은 플레이트의 두 측면 사이에서 측정됩니다. 멀티 미터 . 이 효과는 홀 효과라고도합니다. 전류가 편향된 전자에 정비례하는 경우 차례로 두 플레이트 사이의 전위차에 비례합니다.
전류가 클수록 편향된 전자가 커지므로 판 사이의 높은 전위차를 관찰 할 수 있습니다.
홀 전압은 전류와인가 된 자기장에 정비례합니다.
VH = I B / q n d -(2)
I – 센서에 흐르는 전류
B – 자기장 강도
q – 요금
n – 단위 부피당 전하 캐리어
d – 센서의 두께
홀 계수 유도
전류 IX는 전류 밀도, JX x 도체의 보정 영역 wt.
IX = JX wt = n q vx w t ----( 삼 )
옴 법칙에 따르면 전류가 증가하면 필드도 증가합니다. 다음과 같이 주어집니다
JX = σ EX , ---- (4)
여기서 σ = 도체의 재료 전도도.
도체에 직각으로 자기 막대를 배치하는 위의 예를 고려할 때 Lorentz 힘을 경험한다는 것을 알고 있습니다. 정상 상태에 도달하면 어떤 방향으로도 전하 흐름이 없을 것입니다.
EY = Vx Bz , ----- (5)
EY – y 방향의 전기장 / 홀 필드
Bz – z 방향의 자기장
VH =-∫0w EY 일 =-Ey w ———- (6)
VH = – ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)
여기서 RH = 1 / nq ———— (8)
홀 효과 단위 : m3 / C
홀 이동성
µ p 또는 µ n = σ n R H ———— (9)
홀 이동도는 µp 또는 µn이 전자와 정공으로 인한 전도도로 정의됩니다.
자기 플럭스 밀도
자속의 방향에 직각을 이루는 영역의 자속의 양으로 정의됩니다.
B = VH d / RH I ——– (1 0)
금속 및 반도체의 홀 효과
전기장과 자기장에 따라 매체에서 움직이는 전하 캐리어는 캐리어와 불순물 사이의 산란과 함께 진동을받는 물질의 원자와 캐리어로 인해 약간의 저항을 경험합니다. 따라서 각 캐리어는 분산되어 에너지를 잃습니다. 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.
홀 효과 금속 및 반도체
지체 = – mv / t , ----- (11)
t = 산란 이벤트 사이의 평균 시간
뉴턴 초 법칙에 따르면,
M (dv / dt) = (q (E + v * B) – m v) / t —— (1 2)
m = 캐리어의 질량
정상 상태가 발생하면 매개 변수’v‘가 무시됩니다.
’B’가 z 좌표를 따라 있으면’v‘방정식 세트를 얻을 수 있습니다.
vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)
vy = (qT Ey) / m – (qt BZ vx) / m ———— (1 4)
vz = qT Ez / m ---- (열 다섯)
우리는 알고 있습니다 Jx = n q vx ————— (1 6)
위의 방정식을 대체하면 다음과 같이 수정할 수 있습니다.
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)
우리는 알고 있습니다
σ n q2 t / m ---- ( 이십 )
σ = 전도도
t = 휴식 시간
과
화장실 q Bz / m ----- ( 이십 일 )
wc = 사이클로트론 주파수
사이클로트론 주파수는 전하의 회전 자기장 주파수로 정의됩니다. 필드의 힘입니다.
강하지 않은지 및 / 또는 't'가 짧은 지 알기 위해 다음 경우에 설명 할 수 있습니다.
사례 (i) : 만약 wc t<< 1
약한 필드 한계를 나타냅니다.
사례 (ii) : 만약 wc t >> 1
강력한 필드 한계를 나타냅니다.
장점
홀 효과의 장점은 다음과 같습니다.
- 작동 속도가 빠름, 즉 100kHz
- 운영 루프
- 대전류 측정 용량
- 제로 속도를 측정 할 수 있습니다.
단점
홀 효과의 단점은 다음과 같습니다.
- 10cm 이상의 전류 흐름을 측정 할 수 없습니다.
- 온도가 캐리어에 미치는 영향이 크며, 이는 정비례합니다.
- 자기장이없는 경우에도 전극이 중앙에있을 때 작은 전압이 관찰됩니다.
홀 효과의 응용
홀 이펙트의 적용은 다음과 같습니다.
- 자기장 센서
- 곱셈에 사용
- 직류 측정을 위해 Hall Effect Tong Tester를 사용합니다.
- 위상 각을 측정 할 수 있습니다.
- 선형 변위 변환기도 측정 할 수 있습니다.
- 우주선 추진
- 전원 공급 감지
그래서 홀 효과 기반으로 전자기 원리. 여기서 우리는 홀 계수의 유도를 보았습니다. 또한 금속의 홀 효과와 반도체 . 여기에 제로 속도 작동에서 홀 효과를 어떻게 적용 할 수 있습니까?
