Kāds ir Hall Effect?

Ja jūs lūdzat personai, kas pārzina fiziku, tikai pamatzināšanas par Hall efekta līmeni un tā piemērošanu, jūs nevarat saņemt atbildi. Pārsteidzoši, tas notiek diezgan bieži mūsdienu pasaules realitātēs. Patiesībā Hall efektu izmanto daudzās elektriskās ierīcēs. Piemēram, kādreiz populāri datoru disketes diskdziņi noteica motora sākotnējo stāvokli, izmantojot Hall ģeneratorus. Atbilstošie sensori "migrēja" uz CD modernu disku (gan CD, gan DVD) shēmām. Turklāt izmantošanas jomās ietilpst ne tikai dažādi mērinstrumenti, bet pat elektroenerģijas ģeneratori, kuru pamatā ir siltuma pārvēršana par lādētu daļiņu plūsmu magnētiskā lauka (MHD) iedarbībā.

Edvina Herberta zāle 1879. gadā, veicot eksperimentus ar vadītāja plāksni, atklāja, ka pirmais acu uzmetiens neradīja potenciāla (sprieguma) izpausmi elektriskās strāvas un magnētiskā lauka mijiedarbībā. Bet viss kārtībā.

Darīsim mazliet domu eksperimentu: ņem metāla plāksni un ļauj tam plūst elektrisko strāvu. Tālāk mēs ievietojam to ārējā magnētiskajā laukā tā, lai lauka intensitātes līnijas būtu orientētas perpendikulāri vadošās plāksnes plaknei. Rezultātā potenciāla atšķirība parādās uz sejām (visā pašreizējā virzienā) . Tas ir Hall efekts. Viņa izskata iemesls ir slavenais Lorentca spēks.

Ir veids, kā noteikt iegūtā sprieguma vērtību (dažreiz to sauc par Hall potenciālu). Vispārējā izteiksme ir šāda:

Uh = Eh * H,

Kur H ir plāksnes biezums; Eh ir ārējā lauka spēks.

Tā kā potenciāls rodas no datorsistēmas lādēšanas nesēju pārdalīšanas, tas ir ierobežots (process turpinās nenoteiktu laiku). Samazināto šķēršļu nobīde apstājas brīdī, kad Lorentz spēks (F = q * v * B) ir izlīdzināts ar pretdarbību q * Eh (q ir maksa).

Tā kā strāvas blīvums J ir vienāds ar izmaksu koncentrācijas produktu, to ātrums un vienības vērtība q, ti,

J = n * q * v,

Attiecīgi

V = J / (q * n).

Tas nozīmē (saistot formulu ar spēku):

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

Apvienot visu iepriekš minēto un noteikt Hall potenciālu, izmantojot maksu vērtību:

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

Hall efekts ļauj mums teikt, ka dažreiz metāli, nevis elektroniski, bet cauruma vadītspēja ir novērota. Piemēram, tas ir kadmijs, berilijs un cinks. Zāles efekta izpēte pusvadītājos, neviens nešaubījās, ka uzlādes nesēji ir "caurumi". Tomēr, kā jau norādīts, tas attiecas uz metāliem. Tika uzskatīts, ka maksas sadalījumos (Hall potenciāla veidošanos) kopējo vektoru veido elektroni (negatīva zīme). Tomēr izrādījās, ka elektroni šajā jomā vispār nav izveidoti. Praksē šo īpašību izmanto, lai noteiktu pusvadītāja materiāla blīvumu.

Ne mazāk zināms ir kvanta Hall efekts (1982). Tas ir viens no divdimensiju elektronu gāzes vadītspējas īpašībām (daļiņas var brīvi pārvietoties tikai divos virzienos) ultralitu temperatūru un augstu ārējo magnētisko lauku apstākļos. Izpētot šo efektu, atklājās "fractionality" esamība. Iegūt priekšstatu, ka maksu veido nevis atsevišķi pārvadātāji (1 + 1 + 1), bet gan sastāvdaļas (1 + 1 + 0,5). Tomēr izrādījās, ka neviens likums nav pārkāpts. Saskaņā ar Pauli principu, katram elektronam magnētiskajā laukā izveidojas īpašs virpuļsūknis no pašu plūsmas kvantiem. Pieaugot lauka intensitātei, rodas situācija, kad vairs netiek izpildīta sarakste "viens elektrons = viens virpulis". Katrai daļai ir vairāki magnētiskās plūsmas kvantu . Šīs jaunās daļiņas ir tieši iemesls daļējai rezultātei ar Hall efektu.