Jaký je Hall Effect?

Zeptáte-li se člověk obeznámený s fyzikou na úrovni základních znalostí, co je Hallův jev, a tam, kde je aplikován, nemůžete dostat odpověď. Překvapivě se to v realitách moderního světa stává poměrně často. Ve skutečnosti se efekt Hall používá v mnoha elektrických zařízeních. Například jednou populární počítačové disketové jednotky určily počáteční polohu motoru pomocí generátorů Hall. Příslušné senzory "migrovaly" na schémata moderních disků pro disky CD (CD i DVD). Kromě toho, aplikace zahrnují nejen různé měřící přístroje, ale i elektrické elektrocentrály založené na přeměně tepla do proudu nabitých částic magnetickým polem (MHD).

Edwin Herbert Hall v 1879 roce provádění pokusů s vodivou deskou, svévolný nalézt na první pohled, potenciálního výskytu jevu (namáhání) v interakci elektrického proudu a magnetického pole. Ale o všechno v pořádku.

Udělejte trochu mentální experiment: vezměte kovovou desku a nechte ji běžet elektrickým proudem. Dále jsme je položili na vnější stranu magnetické pole tak, aby linky silné pole byly orientovány kolmo k rovině vodivé desky. Jako výsledek, na tvářích (napříč směr proudu) existuje potenciální rozdíl. To je účinek Hall. Důvod jeho vzhledu je známý síla Lorentze.

Existuje způsob, jak stanovit hodnotu výsledného napětí (někdy nazývaného Hallovým potenciálem). Obecný výraz má podobu:

Uh = Eh * H,

kde H je tloušťka desky, Eh je vnější pevnost pole.

Vzhledem k tomu, že potenciál vzniká z přerozdělování nosičů náboje v dirigentu, je omezený (proces nepřetrvává na dobu neurčitou). Boční pohyb náboje se zastaví v okamžiku, kdy je hodnota síly Lorentz (F = q * v * B), aby se rovnaly opoziční q * Eh (q - náboj).

Od té doby proudová hustota J se rovná součinu koncentrace náboje, její rychlosti a jednotkové hodnoty q, tj.

J = n * q * v,

resp.

v = J / (q * n).

To znamená (vztahem vzorce k síle):

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

Kombinujte všechny výše uvedené a určete Hallovu sílu prostřednictvím hodnoty poplatku:

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

Hallův efekt nám dovoluje konstatovat, že někdy v kovu, nikoliv v elektronice, ale je pozorována vodivost díry. Jedná se například o kadmium, beryllium a zinek. Studium Hallova účinku v polovodičích, nikdo nepochyboval, že nosiče náboje jsou "otvory". Nicméně, jak již bylo uvedeno, platí to pro kovy. Bylo věřeno, že při distribuci nábojů (vytvoření Hallova potenciálu) bude společný vektor tvořen elektrony (záporné znaménko). Ukázalo se však, že elektrony nejsou v této oblasti vůbec vytvořeny. V praxi se tato vlastnost používá k určení hustoty nosičů náboje v polovodičovém materiálu.

Neméně známý je kvantový efekt Hall (1982). Jedná se o jednu z vlastností vodivosti dvourozměrného elektronového plynu (částice se mohou volně pohybovat jen ve dvou směrech) za podmínek ultravysokých teplot a vysokých vnějších magnetických polí. Při studiu tohoto efektu byla zjištěna existence "frakcionality". Došlo k dojmu, že náboj není tvořen jedinými dopravci (1 + 1 + 1), ale složkami (1 + 1 + 0,5). Ukázalo se však, že nejsou porušeny žádné zákony. V souladu s Princip Pauliho, kolem každého elektronu v magnetickém poli je vytvořen zvláštní vortex z kvantů samotného toku. S rostoucí intenzitou pole vzniká situace, kdy přestane být splněna korespondence "jeden elektron = jeden vír". Každá částic má několik kvant magnetický tok. Tyto nové částice jsou právě příčinou zlomkového výsledku s Hallovým účinkem.