Hall-effektus

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
A Hall-effektus különböző áram- és mágnesestér-irányok esetén. Jelölések: 1. elektronok, 2. a vezető (Hall-érzékelő), 3. mágnesek, 4. mágneses tér, 5. feszültségforrás. Amerre az elektronok kitérülnek, arra lesz negatívabb a vezető. (Az ábra az elektronok mozgásirányát tünteti fel, amely az áram irányával ellentétes)

A Hall-effektus Edwin Hall által 1879-ben felfedezett jelenség, mely szerint, ha egy vezetőben vagy félvezetőben áram folyik, és azt mágneses térbe helyezzük, akkor az áramot hordozó részecskékre (fémeknél elektron) Lorentz-erő hat, ami azzal jár, hogy a vezető két oldalán potenciálkülönbség lesz. Ezt a feszültséget Hall-feszültségnek nevezik.

A Hall-feszültség éppen akkora, hogy a töltéshordozókra ható Lorentz-erőt semlegesítse: U_H=-\frac{I\,B}{q\,n\,d}

  • UH Hall-feszültség
  • I áramerősség
  • B mágneses indukció erőssége
  • q elemi töltés
  • n a töltéshordozók koncentrációja
  • d a vezető B-vel párhuzamos vastagsága

Az Ohm-törvénnyel összhangban definiálhatjuk a Hall-állandót: R_H=-\frac{1}{q\cdot n}.

Ez esetben az előző képlet a következő alakot ölti:

U_H=R_H \frac{I\,B}{d}

Ha figyelembe vesszük a töltéshordozók kölcsönhatását a kristályrácsot képező atomokkal, a Hall-állandó módosulni fog (és így sokkal jobban egyezik a mért értékekkel)

R_H=-\frac{3\pi}{8} \frac{1}{q\cdot n}

Alaptípusok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Alkatrészként háromféle működési módú eszközzel találkozhatunk leggyakrabban:

  • lineáris (a mágneses térerő függvényében a kimenő feszültség változik)
  • logikai jel kimenetű
    unipoláris (ennél a megfelelő erősségű mágnes közelsége bekapcsolt állapotban tartja a kimenetet)
    bipoláris (ezek a déli mágnespólus közelségére bekapcsolnak, az északi pólus hatására pedig kikapcsolnak)

Alkalmazásai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Kisméretű magnetométerek detektoraiban, analóg számítógépek alkatrészeiben használják fel a Hall-eszközöket.
  • A Hall-elemeket gépkocsik gyújtóberendezéseinek vezérléséhez is felhasználják. Általában a gépkocsikban mint jeladót használják, többnyire fordulatszámmal összefüggő jelek előállítására. Jelerősítővel egybeépítve egy egységet képez mint „Hall-jeladó.”
  • Kontaktus nélküli (pergésmentes) kapcsolókban (régebbi számítógép billentyűzetek)
  • Számítógépekben és egyéb kényes elektronikai berendezésekben használt, kefe nélküli egyenáramú motorral működő ventilátorokban
  • Kiválóan alkalmas érintkezésmentes egyenáramú és váltakozóáramú árammérésre is (pl. különleges lakatfogós árammérők).

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]