kategoriler: İlginç gerçekler, Acemi elektrikçiler
Görüntülenme sayısı: 97676
Makaleye yorum: 4
Hall etkisi ve buna dayalı sensörler
Hall etkisi 1879'da Amerikalı bilim adamı Edwin Herbert Hall tarafından keşfedildi. Özü aşağıdaki gibidir (şekle bakınız). Bir akım iletken bir plakadan geçirilirse ve manyetik bir alan plakaya dik yönlendirilirse, voltaj akıma (ve manyetik alanın yönüne) enine yönde görünür: Uh = (RhHlsinw) / d, burada Rh, iletkenin malzemesine bağlı olarak Hall katsayısıdır; H manyetik alan kuvvetidir; I iletkendeki akımdır; w, akımın yönü ile manyetik alan indüksiyon vektörü arasındaki açıdır (w = 90 ° ise, sinw = 1); d malzemenin kalınlığıdır.
Çıktı etkisinin iki miktarın ürünü (H ve I) tarafından belirlendiği için, Hall sensörleri çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Tablo, çeşitli metaller ve alaşımlar için Hall katsayılarını göstermektedir. Adlandırmalar: Т - sıcaklık; B manyetik akıdır; R,h - m3 / C birimleri cinsinden salon katsayısı.
Hall efektine dayanan Hall efektli yakınlık anahtarları 70'lerin başından beri yurtdışında oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu anahtarın avantajları yüksek güvenilirlik ve dayanıklılık, küçük boyutlardır ve dezavantajları sabit enerji tüketimi ve nispeten yüksek maliyettir.
Hall jeneratörünün çalışma prensibive
Hall sensörü oluklu bir tasarıma sahiptir. Yuvanın bir tarafında, kontak açıldığında akımın aktığı bir yarı iletken ve diğer yandan da kalıcı bir mıknatıs bulunur.
Manyetik bir alanda hareketli elektronlar bir kuvvetten etkilenir. Kuvvet vektörü, alanın hem manyetik hem de elektrik bileşenlerinin yönüne diktir.
Bir yarı iletken yonga plakası (örneğin, indiyum arsenit veya indiyum antimonidden) bir elektrik akımına indüksiyon yoluyla manyetik bir alana sokulursa, yanlarda, akımın yönüne dik bir potansiyel farkı ortaya çıkar. Hall voltajı (Hall EMF) akım ve manyetik indüksiyonla orantılıdır.
Plaka ve mıknatıs arasında bir boşluk vardır. Sensörün boşluğunda çelik bir ekran vardır. Boşlukta bir ekran olmadığında, yarı iletken plaka üzerinde bir manyetik alan etki eder ve potansiyel fark ondan çıkarılır. Boşlukta bir ekran varsa, manyetik kuvvet çizgileri ekrandan kapanır ve plaka üzerinde etkili olmaz, bu durumda plaka üzerinde potansiyel farkı oluşmaz.
Entegre devre, plaka üzerinde oluşturulan potansiyel farkı, sensörün çıkışında belirli bir değere sahip negatif voltaj darbelerine dönüştürür. Ekran sensör boşluğunda olduğunda, çıkışında voltaj olacaktır; sensör boşluğunda ekran yoksa, sensör çıkışındaki voltaj sıfıra yakındır.
Kesirli kuantum Salonu etkisi
Hall etkisi hakkında çok şey yazıldı, bu etki teknolojide yoğun olarak kullanılıyor, ancak bilim adamları bunu incelemeye devam ediyor. 1980'de Alman fizikçi Klaus von Klitzung, Hall etkisinin ultra düşük sıcaklıklarda çalışmasını inceledi. İnce bir yarı iletken plakada, von Klitzung manyetik alan kuvvetini yavaş yavaş değiştirdi ve Hall direncinin sorunsuz bir şekilde değil, sıçramalarda değiştiğini buldu. Atlamanın büyüklüğü, malzemenin özelliklerine bağlı değildi, ancak temel fiziksel sabitlerin sabit bir sayıya bölünmesiyle oluşuyordu. Kuantum mekaniği yasalarının Hall etkisinin doğasını bir şekilde değiştirdiği ortaya çıktı. Bu fenomene integral kuantum salonu etkisi denir. Bu keşif için von Klitzung 1985'te Nobel Fizik Ödülü'nü aldı.
Bell Telefon laboratuvarında (transistörün açıldığı) von Klitzung'un keşfinden iki yıl sonra Stormer ve Tsui çalışanları, aynı laboratuvarda yapılan son derece temiz bir büyük galyum arsenit örneği kullanarak kuantum salonu etkisini inceledi.Numune o kadar yüksek bir saflığa sahipti ki, elektronlar engellerle karşılaşmadan uçtan uca geçti. Stormer ve Tsui deneyi, von Klitzung deneyininkinden (bir milyon kat daha fazla) daha düşük bir sıcaklıkta (neredeyse mutlak sıfır) ve daha güçlü manyetik alanlarla gerçekleştirildi Dünya'nın manyetik alanı).
Büyük sürprizlerine rağmen, Stormer ve Tsui, Hall direnişinde von Klitzung'dan üç kat daha büyük bir sıçrama buldular. Sonra daha da büyük sıçramalar keşfettiler. Sonuç, fiziksel sabitlerin aynı kombinasyonuydu, ancak bir tamsayıya değil kesirli bir sayıya bölünmüştü. Fizikçiler elektronu parçalara bölünemeyen bir sabit olarak şarj ederler. Ve bu deneyde olduğu gibi, kesirli yükleri olan parçacıklar katıldı. Etki, kesirli kuantum Hall etkisi olarak adlandırıldı.
Bu keşiften bir yıl sonra, La Flin laboratuvarının bir çalışanı etkinin teorik bir açıklamasını yaptı. Ultra düşük sıcaklık ve güçlü bir manyetik alan kombinasyonunun elektronların sıkıştırılamaz bir kuantum sıvısı oluşturmasına neden olduğunu belirtti. Ancak bilgisayar grafikleri kullanan şekil, düzlemi delen elektronların (topların) akışını gösterir. Düzlemdeki pürüzlülükler, bir manyetik alan varlığında elektronlardan birinin yük dağılımını ve diğer elektronların yükünü temsil eder. Bir kuantum sıvısına bir elektron eklenirse, o zaman fraksiyonel yüklü bir miktar kuasipartikül oluşur (şekilde bu, her elektron için bir ok seti olarak gösterilmiştir).
1998'de Horst Stormer, Daniel Tsui ve Robert Laughlin, Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. Şu anda, H. Stormer Columbia Üniversitesi'nde fizik profesörü, D. Tsui Princeton Üniversitesi'nde profesör, R. Laughlin ise Stanford Üniversitesi'nde profesör.
Metal (alaşım)
T, ° C
B, T
R, mj/ k
alüminyum
-190
0,54
-0,22
0
0,54
-0,33
+300
0,54
-0,39
+600
0,54
-0,41
altın
-190
0,54
-0,715
0
0,54
-0,695
+300
0,54
-0,721
+600
0,54
-0,785
gümüş
-190
0,54
-0,925
0
0,54
-0,909
+300
0,54
-0,949
+600
0,54
-1,002
bakır
-190
0,54
-0,56
0
0,54
-0,513
+300
0,54
-0,543
+600
0,54
-0,587
demir
+26
0,3...1,7
+5,5
kobalt
+ 100
0,1...1,6
+8,65
+300
0,1 ...1,6
+21,2
+460
0,1... 1,6
+89,4
+960
0,2... 1
+200
Antimon Morgan
+20
0...2
+ 1200
+320
0...2
+10500
Chrome tellür
0
0-1,6
-31500
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: