Što je Hall efekt?

Ako pitate osobu koja je upoznata s fizikomrazini samo osnovnog znanja o tome što je učinak Dvorana i gdje se primjenjuje, ne možete dobiti odgovor. Iznenađujuće, u stvarnosti suvremenog svijeta to se događa vrlo često. U stvari, efekt Hall koristi se u mnogim električnim uređajima. Na primjer, nekad su popularni disketi za računala odredili početni položaj motora uz pomoć generatora Hall. Odgovarajući senzori "migrirali" u sheme suvremenih diskova za CD (oba CD i DVD). Osim toga, područja primjene obuhvaćaju ne samo različite mjerne instrumente, već čak i električne generatore temeljene na pretvorbi topline u tok nabijenih čestica pod djelovanjem magnetskog polja (MHD).

Edwin Herbert Hall u 1879, s eksperimentimana prvom pogledu otkrila je bezizražajni fenomen pojave potencijala (napona), interakcije električne struje i magnetskog polja. Ali o svemu u redu.

Učinimo malo eksperimenta:uzmite metalnu ploču i pustite električnu struju da prođe kroz nju. Zatim ga stavljamo u vanjski magnetsko polje tako da su linije polja snage orijentirane okomito na ravninu vodljive ploče. Kao rezultat, potencijalna razlika se pojavljuje na licima (preko smjera struje). Ovo je učinak Hall. Razlog za njegov nastup je poznata Lorentzova sila.

Postoji način određivanja vrijednosti nastalog napona (ponekad se naziva potencijal Hall-a). Opći izraz ima oblik:

UH = Eh * H,

gdje je H debljina ploče; Eh je jačina vanjskog polja.

S obzirom na potencijalpreraspodjela nosača punjenja u vodiču, onda je ograničena (proces se neprestano nastavlja). Bočno kretanje naboja će se zaustaviti u trenutku kada je vrijednost Lorentzovu sile (F = q * v * B) izjednačiti oporba Q * Eh (q - naboj).

Budući da je trenutna gustoća J jednaka proizvodu koncentracije naboja, njihova brzina i jedinična vrijednost q, to ​​jest,

J = n * q * v,

odnosno,

v = J / (q * n).

To podrazumijeva (povezujući formulu sa snagom):

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

Kombinirajte sve gore navedene i odredite potencijal Halla kroz vrijednost naplate:

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

Učinak Dvorane omogućuje nam da to kažemo ponekad umetali se promatraju ne elektronski, već putem vodljivosti rupa. Na primjer, to je kadmij, berilij i cink. Proučavajući djelovanje Hallova u poluvodičima, nitko nije sumnjao da su nosači naboja "rupe". Međutim, kao što je već naznačeno, ovo se odnosi na metale. Vjerovalo se da će u raspodjeli naboja (stvaranje potencijala Hall) zajednički vektor biti formiran pomoću elektrona (negativni znak). Međutim, ispostavilo se da elektroni uopće nisu stvoreni na polju. U praksi, ovo svojstvo koristi se za određivanje gustoće nosača punjenja u poluvodičkom materijalu.

Ni manje poznato je kvantni učinak Hall (1982godine). To je jedno od svojstava vodljivosti dvodimenzionalnog plina (čestice se mogu slobodno kretati samo u dva smjera) u uvjetima ultraljubičnih temperatura i visokih vanjskih magnetskih polja. Prilikom proučavanja tog učinka otkriveno je postojanje "frakcije". Utisnuto je da naboj ne tvore pojedinačni nosači (1 + 1 + 1), već sastavni dijelovi (1 + 1 + 0.5). Međutim, ispostavilo se da nikakvi zakoni nisu povrijeđeni. U skladu s Paulijevim principom, oko svakog elektrona u magnetskom polju stvara neku vrstu vrtloga iz kvage samog protoka. S porastom intenziteta polja dolazi do situacije gdje dopisivanje "jedan elektron = jedan vrtlog" prestaje biti zadovoljan. Svaka čestica ima nekoliko kvantnih magnetskog toka. Ove nove čestice upravo su uzrok djelovanja frakcije s Hallovim učinkom.