ประเภท: ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ, ช่างไฟฟ้าสามเณร
จำนวนการดู: 97676
ความเห็นเกี่ยวกับบทความ: 4
เอฟเฟกต์ฮอลล์และเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับมัน
ผลของฮอลล์ถูกค้นพบในปี 1879 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันเอ็ดวินเฮอร์เบิร์ตฮอลล์ สาระสำคัญมีดังนี้ (ดูรูป) หากกระแสไฟฟ้าผ่านแผ่นนำไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับจานจากนั้นแรงดันไฟฟ้าจะปรากฏในทิศทางตามขวางกับกระแส (และทิศทางของสนามแม่เหล็ก): Uh = (RhHlsinw) / d โดย Rh คือสัมประสิทธิ์ฮอลล์ซึ่งขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำ H คือความแรงของสนามแม่เหล็ก ฉันเป็นคนปัจจุบันในตัวนำ w คือมุมระหว่างทิศทางของกระแสกับเวกเตอร์เหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก (ถ้า w = 90 °, sinw = 1); d คือความหนาของวัสดุ
เนื่องจากความจริงที่ว่าเอฟเฟกต์เอาต์พุตถูกกำหนดโดยผลิตภัณฑ์สองปริมาณ (H และ I) เซ็นเซอร์ Hall จึงถูกใช้อย่างกว้างขวาง ตารางแสดงค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์สำหรับโลหะและโลหะผสมต่างๆ ลักษณะ: อุณหภูมิ -; B คือฟลักซ์แม่เหล็ก Rชั่วโมง - ค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์ในหน่วย m3 / C
ฮอลล์เอฟเฟ็กต์สวิตช์ฮอลล์ที่มีพื้นฐานจากฮอลล์เอฟเฟ็กต์ถูกนำมาใช้ในต่างประเทศค่อนข้างแพร่หลาย ข้อดีของสวิตช์นี้คือความน่าเชื่อถือและความทนทานสูงขนาดเล็กและข้อเสียคือการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องและมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง
หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าฮอลล์และ
เซ็นเซอร์ฮอลล์มีการออกแบบฉากเจาะรู เซมิคอนดักเตอร์ตั้งอยู่ที่ด้านหนึ่งของช่องซึ่งกระแสจะไหลเมื่อเปิดสวิตช์กุญแจและแม่เหล็กถาวร
ในสนามแม่เหล็กอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้รับผลกระทบจากแรง เวกเตอร์แรงตั้งฉากกับทิศทางของทั้งแม่เหล็กและส่วนประกอบของสนามไฟฟ้า
หากมีการนำเซมิคอนดักเตอร์เวเฟอร์ (ตัวอย่างจาก indium arsenide หรือ indium antimonide) เข้าสู่สนามแม่เหล็กผ่านการเหนี่ยวนำเข้าสู่กระแสไฟฟ้าความต่างศักย์เกิดขึ้นที่ด้านข้างซึ่งตั้งฉากกับทิศทางของกระแส แรงดันฮอลล์ (Hall EMF) เป็นสัดส่วนกับการเหนี่ยวนำกระแสและแม่เหล็ก
มีช่องว่างระหว่างแผ่นกับแม่เหล็ก ในช่องว่างของเซ็นเซอร์เป็นหน้าจอเหล็ก เมื่อไม่มีหน้าจอในช่องว่างสนามแม่เหล็กทำหน้าที่บนแผ่นสารกึ่งตัวนำและความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นจะถูกลบออกจากมัน หากมีหน้าจอในช่องว่างจากนั้นเส้นแรงแม่เหล็กจะเข้าใกล้หน้าจอและไม่ทำหน้าที่บนจานในกรณีนี้ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นไม่ได้เกิดขึ้นบนจาน
วงจรรวมแปลงความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นบนจานเป็นพัลส์แรงดันไฟฟ้าลบของค่าบางค่าที่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์ เมื่อหน้าจออยู่ในช่องว่างของเซ็นเซอร์จะมีแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตหากไม่มีหน้าจอในช่องว่างของเซ็นเซอร์จากนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตเซ็นเซอร์จะใกล้กับศูนย์
เอฟเฟคต์ควอนตัมแบบเศษส่วน
มีการเขียนมากเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ฮอลล์เอฟเฟกต์นี้มีการใช้อย่างเข้มข้นในเทคโนโลยี แต่นักวิทยาศาสตร์ยังคงศึกษาต่อไป ในปี 1980 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Klaus von Klitzung ได้ศึกษาการทำงานของ Hall effect ที่อุณหภูมิต่ำมาก ในจานเซมิคอนดักเตอร์บางฟอน Klitzung ค่อยๆเปลี่ยนความแรงของสนามแม่เหล็กและพบว่าความต้านทานฮอลล์ไม่เปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่น แต่ในการกระโดด ขนาดของการกระโดดไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุ แต่เป็นการรวมกันของค่าคงที่ทางกายภาพพื้นฐานหารด้วยจำนวนคงที่ ปรากฎว่ากฎของกลศาสตร์ควอนตัมเปลี่ยนแปลงลักษณะของเอฟเฟกต์ฮอลล์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ฮอลล์ควอนตัมแบบครบวงจร สำหรับการค้นพบนี้ von Klitzung ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1985
สองปีหลังจากการค้นพบของ von Klitzung ในห้องทดลองโทรศัพท์ Bell (อันที่เปิดทรานซิสเตอร์) พนักงาน Stormer และ Tsui ได้ศึกษาผลควอนตัมฮอลล์โดยใช้ตัวอย่างที่สะอาดเป็นพิเศษของสารหนูแกลเลียม Arsenide ขนาดใหญ่ที่ผลิตในห้องปฏิบัติการเดียวกันตัวอย่างมีความบริสุทธิ์ในระดับสูงที่อิเล็กตรอนผ่านมันจากต้นจนจบโดยไม่ต้องเจอกับอุปสรรค การทดสอบ Stormer และ Tsui เกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่ามาก (เกือบเป็นศูนย์แน่นอน) และมีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังกว่าในการทดลอง von Klitzung (มากกว่าหนึ่งล้านเท่า) สนามแม่เหล็กของโลก).
ด้วยความประหลาดใจอย่างยิ่งใหญ่สตอร์เมอร์และทุยพบการต่อต้านอย่างรวดเร็วในฮอลล์มากกว่าฟอนคลิทซง จากนั้นพวกเขาค้นพบก้าวกระโดดที่ยิ่งใหญ่กว่า ผลที่ได้คือการรวมกันของค่าคงที่ทางกายภาพเดียวกัน แต่ไม่หารด้วยจำนวนเต็ม แต่ด้วยจำนวนเศษส่วน นักฟิสิกส์เรียกเก็บอิเล็กตรอนเป็นค่าคงที่ซึ่งไม่สามารถแบ่งได้เป็นส่วน ๆ และในการทดลองนี้อย่างที่เคยเป็นมาอนุภาคที่มีประจุเป็นเศษส่วนเข้าร่วม ผลกระทบนี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ฮอลล์ควอนตัมเศษส่วน
หนึ่งปีหลังจากการค้นพบนี้พนักงานของห้องปฏิบัติการ La Flin ได้ให้คำอธิบายทางทฤษฎีเกี่ยวกับผลกระทบ เขากล่าวว่าการรวมกันของอุณหภูมิต่ำเป็นพิเศษและสนามแม่เหล็กอันทรงพลังทำให้อิเล็กตรอนกลายเป็นของเหลวควอนตัมที่ไม่สามารถบีบอัดได้ แต่รูปที่ใช้คอมพิวเตอร์กราฟิกส์แสดงการไหลของอิเล็กตรอน (ลูก) ที่ทะลุผ่านระนาบ ความขรุขระในเครื่องบินแสดงถึงการกระจายประจุของหนึ่งในอิเล็กตรอนเมื่อมีสนามแม่เหล็กและประจุของอิเล็กตรอนอื่น ถ้ามีการเติมอิเล็กตรอนลงในของเหลวควอนตัมจำนวน quasiparticles ที่มีประจุเป็นเศษส่วนจะเกิดขึ้น (ในรูปนี้แสดงเป็นชุดลูกศรสำหรับอิเล็กตรอนแต่ละตัว)
ในปี 1998 Horst Stormer, Daniel Tsui และ Robert Laughlin ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ปัจจุบัน H. Stormer เป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย D. Tsui เป็นศาสตราจารย์ที่ Princeton University และ R. Laughlin เป็นศาสตราจารย์ที่ Stanford University
โลหะ (โลหะผสม)
T, ° C
B, T
R, มJ/ k
อลูมิเนียม
-190
0,54
-0,22
0
0,54
-0,33
+300
0,54
-0,39
+600
0,54
-0,41
ทอง
-190
0,54
-0,715
0
0,54
-0,695
+300
0,54
-0,721
+600
0,54
-0,785
เงิน
-190
0,54
-0,925
0
0,54
-0,909
+300
0,54
-0,949
+600
0,54
-1,002
ทองแดง
-190
0,54
-0,56
0
0,54
-0,513
+300
0,54
-0,543
+600
0,54
-0,587
เหล็ก
+26
0,3...1,7
+5,5
โคบอลต์
+ 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
มอร์แกนมอร์แกน
+20
0...2
+ 1200
+320
0...2
+10500
Chrome เทลลูเรียม
0
0-1,6
-31500
ดูได้ที่ electro-th.tomathouse.com
: