Hall-effektus : Alaptípusok, Alkalmazásai, Források, Kapcsolódó szócikkek Wikipédia, a szabad enciklopédia

Hall-effektus

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: $U_{H}=-{\frac {I\,B}{q\,n\,d}}$

U_H 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

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)

omnipoláris (közelítéskor a megfelelő erősségű mágnes irányától függetlenül bekapcsol)

Alkalmazásai

Kis méretű magnetométerek detektoraiban, analóg számítógépek alkatrészeiben használják fel a Hall-eszközöket.
A Hall-jeladót 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).