ホール効果は、1879年にアメリカの物理学者エドウィンH.ホールによって導入されました。これは、電磁界の測定に基づいています。通常のホール効果とも呼ばれます。通電導体が磁界に垂直な場合、発生する電圧は電流経路に対して直角に測定されます。電流の流れがパイプを流れる液体の流れと似ている場合。まず、化学サンプルの分類に適用されました。第二に、それは ホール効果センサー 磁石のDC磁場を測定するために使用された場所 センサー 静止したままです。
ホール効果の原理
ホール効果は、電流が流れる導体の両端に発生する電圧の差として定義され、導体内の電流と電流に垂直な印加磁場を横切るものです。
ホール効果=誘導電界/電流密度*印加磁界 -（1）
ホール効果
ホール効果の理論
電流は、導電性媒体内の荷電粒子の流れとして定義されます。流れている電荷は、負に帯電している–電子「e-」/正に帯電している–穴「+」のいずれかです。
例
長さLの薄い導電性プレートを考え、プレートの両端をバッテリーで接続します。一端がバッテリーのプラス端からプレートの一端に接続され、他端がバッテリーのマイナス端からプレートの別の端に接続されている場合。ここで、現在、負の電荷からプレートの正の端に流れ始めていることがわかります。この動きにより、磁場が発生します。
ホール効果の理論
ローレンツ力
たとえば、導体の近くに磁気ベアを配置すると、磁場が電荷キャリアの磁場を乱します。電荷キャリアの方向を歪めるこの力は、ローレンツ力として知られています。
これにより、電子はプレートの一方の端に移動し、正孔はプレートのもう一方の端に移動します。ここで、ホール電圧はプレートの両側で測定されます。 マルチメータ 。この効果は、ホール効果とも呼ばれます。ここで、電流は偏向した電子に正比例し、次に両方のプレート間の電位差に比例します。
電流が大きいほど偏向した電子が大きくなるため、プレート間の高い電位差を観察できます。
ホール電圧は、電流と印加磁場に正比例します。
VH = I B / q n d - （ 二 ）
I –センサーに流れる電流
B –磁場の強さ
q –充電
n –単位体積あたりの電荷キャリア
d –センサーの厚さ
ホール係数の導出
電流IXを電流密度、JXに導体の補正面積を掛けたものとします。
IX = JX wt = n q vx w t ----（3）
オームの法則によれば、電流が増加すると、電界も増加します。として与えられます
JX =σEX 、----（4）
ここで、σ=導体内の材料の抵抗率。
導体に対して直角に磁気バーを配置する上記の例を検討すると、ローレンツ力が発生することがわかります。定常状態に達すると、次のように表すことができるどの方向にも電荷の流れはありません。
EY = Vx Bz 、-----（5）
EY –y方向の電界/ホール電界
Bz –z方向の磁場
VH =-∫0wEY日= -Eyw ———-（6）
VH = –（（1 / n q）IX Bz）/ t、———–（7）
ここで、RH = 1 / nq ————（8）
ホール効果の単位：m3 / C
ホールモビリティ
µ pまたはµ n =σnRH ————（9）
ホール移動度は次のように定義されます。µ pまたはµnは電子と正孔による伝導率です。
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磁束密度
これは、磁束の方向に対して直角に取られた領域の磁束の量として定義されます。
B = VH d / RH I ——–（1 0）
金属と半導体のホール効果
電場と磁場によると、媒体中を移動する電荷キャリアは、キャリアと不純物の間の散乱、および振動を受けている材料のキャリアと原子のために、ある程度の抵抗を経験します。したがって、各キャリアは散乱し、そのエネルギーを失います。これは次の式で表すことができます
金属および半導体のホール効果
F遅延 = – mv / t 、 - - - （ 十一 ）
t =散乱イベント間の平均時間
ニュートン秒の法則によると、
M（dv / dt）=（q（E + v * B）– m v）/ t -（1 2）
m =キャリアの質量
定常状態が発生すると、パラメータ「v」は無視されます
「B」がz座標に沿っている場合、一連の「v」方程式を取得できます。
vx =（qT Ex）/ m +（qt BZ vy）/ m ———–（1 3）
vy =（qT Ey）/ m –（qt BZ vx）/ m ————（1 4）
vz = qT Ez / m - - （ 15 ）
私達はことを知っています Jx = n q vx —————（1 6）
上記の式に代入すると、次のように変更できます。
Jx =（σ/（1 +（wc t）2））（Ex + wc t Ey） ———–（1 7）
J y =（σ*（Ey-wc t Ex）/（1 +（wc t）2 ）———-（1 8）
Jz =σEz ————（1 9）
私達はことを知っています
“デジタルマルチメータとは ”
σnq2t/ m ----（20）
σ=導電率
t =緩和時間
そして
wc q Bz / m - - - （ 21 ）
wc =サイクロトロン周波数
サイクロトロン周波数は、電荷の回転の磁場周波数として定義されます。これがフィールドの強さです。
これは、次の場合に説明でき、強くないか、「t」が短いかを知ることができます。
ケース（i）：wctの場合<< 1
弱いフィールド制限を示します
ケース（ii）：wc t >> 1の場合
これは、強いフィールド制限を示しています。
利点
ホール効果の利点は次のとおりです。
- 動作速度が速い、つまり100 kHz
- 操作のループ
- 大電流を測定する能力
- ゼロ速度を測定できます。
短所
ホール効果のデメリットは次のとおりです。
- 10cmを超える電流の流れは測定できません
- キャリアに対する温度の影響は大きく、正比例します。
- 磁場がない場合でも、電極が中心にあるときに小さな電圧が観察されます。
ホール効果の応用
ホール効果の用途は次のとおりです。
- 磁場センサー
- 乗算に使用
- 直流測定には、ホール効果トングテスターを使用します
- 位相角を測定できます
- 線形変位トランスデューサも測定できます
- 宇宙船の推進力
- 電源センシング
したがって、 ホール効果 に基づいています 電磁 原理。ここでは、ホール係数の導出、金属のホール効果、および 半導体 。ここに質問があります、ホール効果はゼロ速度動作にどのように適用できますか？
