లోహాలు మరియు సెమీకండక్టర్‌లో హాల్ ప్రభావం ఏమిటి

హాల్ ఎఫెక్ట్‌ను 1879 సంవత్సరంలో ఒక అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఎడ్విన్ హెచ్. హాల్ పరిచయం చేశారు. ఇది విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క కొలతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. దీనికి సాధారణ హాల్ ఎఫెక్ట్ అని కూడా పేరు పెట్టారు. ప్రస్తుత-మోసే కండక్టర్ అయస్కాంత క్షేత్రానికి లంబంగా ఉన్నప్పుడు, ఉత్పత్తి చేయబడిన వోల్టేజ్ ప్రస్తుత మార్గానికి లంబ కోణంలో కొలుస్తారు. ప్రస్తుత ప్రవాహం పైపులో ప్రవహించే ద్రవ ప్రవాహంతో సమానంగా ఉంటుంది. మొదట ఇది రసాయన నమూనాల వర్గీకరణలో వర్తించబడింది. రెండవది, ఇది వర్తిస్తుంది హాల్ ఎఫెక్ట్ సెన్సార్ అయస్కాంతం యొక్క DC క్షేత్రాలను కొలవడానికి ఇది ఉపయోగించబడింది, ఎక్కడ సెన్సార్ స్థిరంగా ఉంచబడుతుంది.

హాల్ ఎఫెక్ట్ సూత్రం

హాల్-ఎఫెక్ట్ ప్రస్తుత-మోసే కండక్టర్ అంతటా ఉత్పత్తి అయ్యే వోల్టేజ్ యొక్క వ్యత్యాసంగా నిర్వచించబడింది, ఇది కండక్టర్‌లోని విద్యుత్ ప్రవాహానికి అడ్డంగా ఉంటుంది మరియు ప్రస్తుతానికి లంబంగా అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం.

హాల్ ప్రభావం = ప్రేరిత విద్యుత్ క్షేత్రం / ప్రస్తుత సాంద్రత * అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రం - (1)

హాల్-ఎఫెక్ట్

హాల్ ఎఫెక్ట్ సిద్ధాంతం

ఎలక్ట్రిక్ కరెంట్ ఒక వాహక మాధ్యమంలో చార్జ్డ్ కణాల ప్రవాహంగా నిర్వచించబడింది. ప్రవహించే ఛార్జీలు నెగటివ్ చార్జ్ కావచ్చు - ఎలక్ట్రాన్లు ‘ఇ-‘ / పాజిటివ్ చార్జ్డ్ - హోల్స్ ‘+’.

ఉదాహరణ

పొడవు L యొక్క సన్నని కండక్టింగ్ ప్లేట్‌ను పరిగణించండి మరియు ఒక ప్లేట్ యొక్క రెండు చివరలను బ్యాటరీతో కనెక్ట్ చేయండి. ఇక్కడ ఒక చివర బ్యాటరీ యొక్క సానుకూల ముగింపు నుండి ప్లేట్ యొక్క ఒక చివర వరకు మరియు మరొక చివర బ్యాటరీ యొక్క ప్రతికూల ముగింపు నుండి ప్లేట్ యొక్క మరొక చివర వరకు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. ప్రస్తుతం నెగెటివ్ ఛార్జ్ నుండి ప్లేట్ యొక్క పాజిటివ్ ఎండ్ వరకు ప్రవహించడం మొదలవుతుందని మేము గమనించాము. ఈ కదలిక కారణంగా, అయస్కాంత క్షేత్రం ఉత్పత్తి అవుతుంది.

సిద్ధాంతం-హాల్-ప్రభావం

లోరెంజ్ ఫోర్స్

ఉదాహరణకు, మేము కండక్టర్ దగ్గర ఒక అయస్కాంత బేర్‌ను ఉంచితే, అయస్కాంత క్షేత్రం ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల అయస్కాంత క్షేత్రానికి భంగం కలిగిస్తుంది. ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల దిశను వక్రీకరించే ఈ శక్తిని లోరెంజ్ ఫోర్స్ అంటారు.

ఈ కారణంగా, ఎలక్ట్రాన్లు ప్లేట్ యొక్క ఒక చివరకి మరియు రంధ్రాలు ప్లేట్ యొక్క మరొక చివరకి కదులుతాయి. ఇక్కడ హాల్ వోల్టేజ్ పలకల రెండు వైపుల మధ్య కొలుస్తారు a మల్టిమీటర్ . ఈ ప్రభావాన్ని హాల్ ఎఫెక్ట్ అని కూడా అంటారు. రెండు ప్లేట్ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసానికి అనులోమానుపాతంలో విక్షేపం చెందిన ఎలక్ట్రాన్లకు కరెంట్ నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

ప్రస్తుత పెద్దది విక్షేపం చెందిన ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అందువల్ల ప్లేట్ల మధ్య అధిక సంభావ్య వ్యత్యాసాన్ని మనం గమనించవచ్చు.

హాల్ వోల్టేజ్ విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

VH = I B / q n d - (రెండు)

I - సెన్సార్‌లో ప్రస్తుత ప్రవాహం
బి - అయస్కాంత క్షేత్ర బలం
q - ఛార్జ్
n - యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు ఛార్జ్ క్యారియర్‌లు
d - సెన్సార్ యొక్క మందం

హాల్ గుణకం యొక్క ఉత్పన్నం

ప్రస్తుత IX ప్రస్తుత సాంద్రత, JX కండక్టర్ wt యొక్క దిద్దుబాటు ప్రాంతానికి రెట్టింపు.

IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)

ఓమ్స్ చట్టం ప్రకారం, కరెంట్ పెరిగితే ఫీల్డ్ కూడా పెరుగుతుంది. ఇది ఇవ్వబడింది

JX = σ EX , ---- (4)

ఇక్కడ కండక్టర్‌లోని పదార్థం యొక్క వాహకత.

కండక్టర్‌కు మాగ్నెటిక్ బార్ లంబ కోణాన్ని ఉంచడం పై ఉదాహరణను పరిశీలిస్తే, అది లోరెంజ్ శక్తిని అనుభవిస్తుందని మనకు తెలుసు. స్థిరమైన స్థితికి చేరుకున్నప్పుడు, ఏ దిశలోనైనా ఛార్జ్ ప్రవాహం ఉండదు,

EY = Vx Bz , ----- (5)

EY - y- దిశలో విద్యుత్ క్షేత్రం / హాల్ ఫీల్డ్

Bz - z- దిశలో అయస్కాంత క్షేత్రం

VH = - w0w EY day = - Ey w ———- (6)

VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t, ———– (7)

ఇక్కడ RH = 1 / nq ———— (8)

హాల్ ప్రభావం యొక్క యూనిట్లు: m3 / C.

హాల్ మొబిలిటీ

µ p లేదా µ n = σ n R H. ———— (9)

హాల్ మొబిలిటీని ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల కారణంగా వాహకత µ p లేదా µ n గా నిర్వచించారు.

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ సాంద్రత

ఇది అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క దిశకు లంబ కోణాలను తీసుకున్న ప్రాంతంలో అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క పరిమాణంగా నిర్వచించబడింది.

B = VH d / RH I. —–– (1 0)

లోహాలు మరియు సెమీకండక్టర్‌లో హాల్ ప్రభావం

విద్యుత్ క్షేత్రం మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం ప్రకారం, మాధ్యమంలో కదులుతున్న ఛార్జ్ క్యారియర్లు క్యారియర్లు మరియు మలినాలను మధ్య చెదరగొట్టడం వలన, క్యారియర్లు మరియు ప్రకంపనలకు గురయ్యే పదార్థాల అణువులతో పాటు కొంత ప్రతిఘటనను అనుభవిస్తారు. అందువల్ల ప్రతి క్యారియర్ చెల్లాచెదురుగా మరియు దాని శక్తిని కోల్పోతుంది. కింది సమీకరణం ద్వారా ప్రాతినిధ్యం వహించవచ్చు

హాల్-ఎఫెక్ట్-ఇన్-లోహాలు-మరియు సెమీకండక్టర్స్

ఎఫ్ రిటార్డెడ్ = - mv / t , ----- (పదకొండు)

t = వికీర్ణ సంఘటనల మధ్య సగటు సమయం

న్యూటన్ సెకన్ల చట్టం ప్రకారం,

M (dv / dt) = (q (E + v * B) - m v) / t —— (1 2)

m = క్యారియర్ యొక్క ద్రవ్యరాశి

స్థిరమైన స్థితి ఏర్పడినప్పుడు ’v‘ పారామితి నిర్లక్ష్యం చేయబడుతుంది

‘బి’ z- కోఆర్డినేట్ వెంట ఉంటే మనం ‘v’ సమీకరణాల సమితిని పొందవచ్చు

vx = (qT Ex) / m + (qt BZ vy) / m ———– (1 3)

vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)

vz = qT Ez / m ---- (పదిహేను)

అది మాకు తెలుసు Jx = n q vx ————— (1 6)

పై సమీకరణాలలో ప్రత్యామ్నాయం మేము దీనిని సవరించవచ్చు

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)

అది మాకు తెలుసు

n q2 t / m ---- (ఇరవై)

= వాహకత

t = విశ్రాంతి సమయం

మరియు

wc q Bz / m ----- ( ఇరవై ఒకటి )

wc = సైక్లోట్రాన్ ఫ్రీక్వెన్సీ

సైక్లోట్రాన్ ఫ్రీక్వెన్సీ చార్జ్ యొక్క భ్రమణం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర పౌన frequency పున్యంలో నిర్వచించబడింది. ఇది క్షేత్రం యొక్క బలం.

ఇది బలంగా లేదని మరియు / లేదా “టి” చిన్నదిగా ఉందో లేదో తెలుసుకోవడానికి ఈ క్రింది సందర్భాల్లో వివరించవచ్చు

కేసు (i): ఉంటే wc t<< 1

ఇది బలహీనమైన క్షేత్ర పరిమితిని సూచిస్తుంది

కేసు (ii): ఉంటే wc t >> 1

ఇది బలమైన క్షేత్ర పరిమితిని సూచిస్తుంది.

ప్రయోజనాలు

హాల్-ఎఫెక్ట్ యొక్క ప్రయోజనాలు క్రిందివి.

• ఆపరేషన్ వేగం ఎక్కువ, అంటే 100 kHz
• కార్యకలాపాల లూప్
• పెద్ద విద్యుత్తును కొలిచే సామర్థ్యం
• ఇది జీరో వేగాన్ని కొలవగలదు.

ప్రతికూలతలు

హాల్-ఎఫెక్ట్ యొక్క ప్రతికూలతలు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• ఇది 10 సెం.మీ కంటే ఎక్కువ ప్రస్తుత ప్రవాహాన్ని కొలవదు
• క్యారియర్‌లపై ఉష్ణోగ్రత యొక్క పెద్ద ప్రభావం ఉంది, ఇది నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది
• అయస్కాంత క్షేత్రం లేనప్పుడు కూడా ఎలక్ట్రోడ్లు కేంద్రీకృతమై ఉన్నప్పుడు చిన్న వోల్టేజ్ గమనించవచ్చు.

హాల్ ఎఫెక్ట్ యొక్క అనువర్తనాలు

హాల్-ఎఫెక్ట్ యొక్క అనువర్తనాలు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి.

• మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ సెనర్
• గుణకారం కోసం ఉపయోగిస్తారు
• ప్రత్యక్ష ప్రస్తుత కొలత కోసం, ఇది హాల్ ఎఫెక్ట్ టాంగ్ టెస్టర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది
• మేము దశ కోణాలను కొలవగలము
• మేము లీనియర్ డిస్ప్లేస్‌మెంట్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌ను కూడా కొలవవచ్చు
• స్పేస్‌క్రాఫ్ట్ ప్రొపల్షన్
• విద్యుత్ సరఫరా సెన్సింగ్

అందువలన, ది హాల్ ప్రభావం ఆధారంగా ఎలక్ట్రో-మాగ్నెటిక్ సూత్రం. ఇక్కడ మేము హాల్ గుణకం యొక్క ఉత్పన్నం చూశాము, లోహాలలో హాల్ ప్రభావం కూడా సెమీకండక్టర్స్ . ఇక్కడ ఒక ప్రశ్న ఉంది, జీరో స్పీడ్ ఆపరేషన్‌లో హాల్ ఎఫెక్ట్ ఎలా వర్తిస్తుంది?