Базовая электроника - эффект Холла

Эффект Холла был назван в честь Эдвина Холла , его первооткрывателя. Это несколько похоже на правило правой руки Флеминга. Когда токопроводящий проводник I помещается в поперечное магнитное поле B , электрическое поле E наводится в проводнике, перпендикулярном как I, так и B. Это явление называется эффектом Холла .

объяснение

Когда токонесущий проводник помещается в поперечное магнитное поле, то это магнитное поле оказывает некоторое давление на электроны, которые выбирают искривленный путь, чтобы продолжить свое путешествие. Проводник с приложенной энергией показан на следующем рисунке. Магнитное поле также указано.

Магнитное поле

Поскольку электроны проходят через проводник, который лежит в магнитном поле B, электроны будут испытывать магнитную силу. Эта магнитная сила заставит электроны перемещаться ближе к одной стороне, чем к другой. Это создает отрицательный заряд с одной стороны и положительный заряд с другой, как показано на следующем рисунке.

Отрицательный заряд

Такое разделение заряда создаст разницу напряжения, известную как напряжение Холла или ЭДС Холла . Напряжение накапливается до тех пор, пока электрическое поле не создаст электрическую силу на заряде, равную магнитной силе и противоположную ей. Этот эффект известен как эффект Холла .

Эффект Холла

$$ \ overrightarrow {Р- {магнитное}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {Р- {электрический}} \: \: = \: \: д \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B}, \: \: = \: \: д \: \: \ overrightarrow {Е- {H}} $$

V D - скорость, которую испытывает каждый электрон

$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $, поскольку V = Ed

Где q = количество заряда

$ \ overrightarrow {B} $ = магнитное поле

$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = скорость дрейфа

$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = электрический эффект Холла

d = расстояние между плоскостями в проводнике (ширина проводника)

$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {Е- {H}} \: \: д \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B}, \: \: D $$

$$ \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B}, \: \: D $$

Это зал ЭДС

Пользы

Эффект Холла используется для получения информации о типе полупроводника, знаке носителей заряда, для измерения концентрации электронов или дырок и подвижности. Таким образом, мы также можем узнать, является ли материал проводником, изолятором или полупроводником. Он также используется для измерения плотности и мощности магнитного потока в электромагнитной волне.

Типы течений

Что касается типов токов в полупроводниках, необходимо обсудить два термина. Это диффузионный ток и ток дрейфа .

Диффузионный ток

Когда легирование сделано, происходит различие в концентрации электронов и дырок. Эти электроны и дырки имеют тенденцию диффундировать от более высокой концентрации плотности заряда к более низкому уровню концентрации. Поскольку они являются носителями заряда, они представляют собой ток, называемый диффузионным током .

Чтобы узнать об этом подробнее, рассмотрим материал N-типа и материал P-типа.

  • Материал N-типа имеет электроны в качестве основных носителей и несколько дырок в качестве неосновных носителей.

  • Материал P-типа имеет дырки в качестве основных носителей и немного электронов в качестве несущих.

Если эти два материала подведены слишком близко друг к другу, чтобы соединиться, то мало электронов из валентной зоны материала N-типа имеют тенденцию двигаться к материалу P-типа, а несколько дырок от валентной зоны материала P-типа имеют тенденцию двигаться к Материал N-типа. Область между этими двумя материалами, где происходит эта диффузия, называется областью истощения .

Текущие Типы

Следовательно, ток, образующийся вследствие диффузии этих электронов и дырок, без приложения какой-либо внешней энергии, можно назвать током диффузии .

Дрейфовый ток

Ток, образующийся в результате дрейфа (движения) заряженных частиц (электронов или дырок) из-за приложенного электрического поля, называется током дрейфа . На следующем рисунке поясняется дрейфовый ток, независимо от того, как применяется приложенное электрическое поле.

Дрейфовый ток

Величина тока зависит от приложенного заряда. Эта область дрейфа также влияет на ширину области истощения. Для обеспечения функционирования компонента в активной цепи этот ток дрейфа играет важную роль.