El de effecto hall refiere a la diferencia potencial (voltaje de pasillo del ) en los lados opuestos de un conductor eléctrico a través de el cual una corriente eléctrica esté fluyendo, creados por un aplicado magnético perpendicular del campo a la corriente. El Edwin Pasillo descubrió este efecto en el 1879 .

El cociente del voltaje creado al producto de la cantidad de corriente y del campo magnético dividió por el grueso del elemento se conoce como el coeficiente de Pasillo del . Es una característica del material de el cual se hace el conductor, como su valor depende del tipo, número y las características cargan los portadores de que constituyen la corriente.

Explicación

El Hall effect viene alrededor de debido a la naturaleza del flujo actual en un conductor. La corriente consiste en el movimiento de muchos pequeño " cargar-que lleva; particles" (típicamente, pero no siempre, electrones . Estas cargas experimentan una fuerza, llamada la fuerza de Lorentz, cuando un campo magnético es el presente que no es paralelo a su movimiento. Cuando un campo tan magnético es ausente, las cargas siguen un aproximadamente recto, trayectoria de la “visión”. Sin embargo, cuando un campo magnético perpendicular es aplicado, se curva su trayectoria de modo que las cargas de mudanza acumulen en una cara del material. Esto deja las cargas del igual y del contrario expuestas en la otra cara, donde hay una penuria de cargas móviles. El resultado es una distribución asimétrica de la densidad de carga a través del elemento de pasillo que es perpendicular a la trayectoria de la “visión” y al campo magnético aplicado. La separación de carga establece un campo eléctrico que se oponga a la migración de la carga adicional, así que un potencial eléctrico constante se acumula para mientras esté fluyendo la corriente.

Para un metal simple donde hay solamente un tipo del portador de carga (electrones) el V_H del voltaje de pasillo se da cerca

= \ frac del $V\_H\; \{-\; IB/d\}\; \{ne\}.$

Se define el coeficiente de pasillo como

= \ frac {1} {ne}, del $R\_H=\; \backslash \; del\; frac\; \{V\_H\}\; \{IB/d\}$

donde está la corriente el I a través de la longitud de la placa, el B es la densidad de flujo magnético, el d es la profundidad de la placa, el e es la carga del electrón, y el n es la densidad de portador de carga de los electrones del portador.

Consecuentemente, el Hall effect es muy útil como los medios de medir la densidad de portador y el campo magnético.

Una característica muy importante del Hall effect es que distingue entre las cargas positivas que se mueven en una dirección y las cargas negativas que se mueven en el contrario. El Hall effect ofreció la primera prueba verdadera que las corrientes eléctricas en metales son llevadas moviendo electrones, no por los protones. El Hall effect también demostró que en algunas sustancias (especialmente semiconductores ), es más apropiado pensar en la corriente como " positivo; holes" que se mueve algo que electrones negativos.

Hall effect en semiconductores

Cuando un semiconductor que lleva actual se mantiene un campo magnético, los portadores del semiconductor experimentan una fuerza en un perpendicular de la dirección al campo magnético y el campo actual, éste se llama de effecto hall en semiconductores.

$V=\; \backslash \; frac\; \{Eh\}\; \{B\}$

Eh = campo de Pasillo

La fórmula simple para el coeficiente de pasillo dado arriba llega a ser más compleja en semiconductores donde están generalmente los electrones y los agujeros los portadores que pueden estar presentes en diversas concentraciones y tener diversas movilidades . ¡Para los campos magnéticos moderados el coeficiente de pasillo está

$R\_H=\; \backslash \; frac\; \{-\; n\; \backslash \; mu\_e^2+p\; \backslash \; mu\_h^2\}\; \{e\; (n\; \backslash \; mu\_e+p\; \backslash \; mu\_h)\; ^2\}$

donde está la concentración, el $\backslash ,\; el\; p$ la concentración de agujero, el $\backslash ,\; el$ \backslash ,\; n$\backslash \; mu\_e$ la movilidad de electrón, $\backslash ,\; \backslash \; mu\_h$ la movilidad de agujero y $\backslash ,\; e$ del electrón la carga electrónica.

Para los campos aplicados grandes la expresión más simple análoga a ésa para un solo tipo del portador se sostiene.

$R\_H=\; \backslash \; frac\; \{1\}\; \{(NP)\; e\}$

Usos tecnológicos

" supuesto; Quot de effecto hall de los sensores ; son fácilmente disponibles de un número de diversos fabricantes, y se pueden utilizar en varios sensores tales como sensores flúidos de la energía de los sensores de flujo y sensores de la presión también muchos otros usos en algunos armas eléctricos del airsoft y de uso frecuente en los disparadores de muchos armas electropnuematic del paintball.

Quantum de effecto hall

Para un sistema de dos dimensiones del electrón que se puede producir en un transistor del Mosfet . En presencia de la fuerza grande y de la temperatura baja del campo magnético, uno puede observar el Quantum de effecto hall, que es la cuantificación del voltaje de pasillo.

Vuelta de effecto hall de Quantum

Para los pozos de dos dimensiones del quántum de HgTe con el acoplador espín-órbita fuerte, en el campo magnético cero, en la baja temperatura, la vuelta de effecto hall de Quantum se ha observado recientemente.

Hall effect en sistemas magnéticos

En materiales ferromagnéticos (y materiales paramagnéticos en un campo magnético ), la resistencia de Pasillo incluye una contribución adicional, conocida como el Hall Effect anómalo (o el Hall effect extraordinario ), que depende directo de la magnetización del material, y es a menudo mucho más grande que el Hall effect ordinario. (Nota que este efecto es el no debido a la contribución de la magnetización al campo magnético total.) Aunque un fenómeno conocido, allí siga siendo discusión sobre sus orígenes en los varios materiales. El Hall effect anómalo puede ser un efecto (desorden-relacionado) extrínseco del debido a la vuelta - dependiente que dispersa de las ondas portadoras o de un efecto intrínseco del que se pueden describir en términos de efecto de la fase de la baya en el espacio cristalino del ímpetu ( k - espacio).

Usos

Los dispositivos de effecto hall producen un nivel de señal muy bajo y requieren así la amplificación. Mientras que son convenientes para los instrumentos del laboratorio, los amplificadores del tubo de vacío disponibles por la mitad primer del vigésimo siglo eran demasiado costosos, energía consumiendo, y no fiables para los usos diarios. Estaba solamente con el desarrollo del circuito integrado del bajo costo que el sensor de effecto hall llegó a ser conveniente para el uso total. Muchos dispositivos ahora vendidos como " Quot de effecto hall de los sensores ; están de hecho un dispositivo que contiene el sensor descrito arriba y un alto amplificador del circuito integrado (IC) del aumento en un solo paquete. Los avances recientes han dado lugar a la adición de convertidores (de analógico a digital) del ADC y el I ² C (protocolo de comunicación Inter-integrado del circuito) IC para la conexión directa al puerto de la entrada-salida de un microcontrolador que es integrado en un solo paquete, considera el transductor actual de effecto hall avanzado. Los motores eléctricos del interruptor de láminas usar el IC de effecto hall son otro uso.

Las puntas de prueba de Pasillo son de uso frecuente medir campos magnéticos, o examinar los materiales (tales como tubería o tuberías) usar los principios de la salida del flujo magnético.

Ventajas sobre otros métodos

Los dispositivos de effecto hall cuando están empaquetados apropiadamente son inmunes al polvo, a la suciedad, al fango, y al agua. Estas características hacen los dispositivos de effecto hall mejores para la posición que detecta que medios alternativos tales como detección óptica y electromecánica. Cuando los electrones atraviesan un conductor, se produce un campo magnético. Así, es posible crear un sensor actual sin impacto. El dispositivo tiene tres terminales. Un voltaje del sensor es aplicado a través de dos terminales y el tercero proporciona un voltaje proporcional al actual que es detectado. Esto tiene varias ventajas; ninguna resistencia adicional (un '' desviación '', requerida para el método de detección actual más común) necesita ser insertada en el circuito primario. También, el voltaje presente en la línea que se detectará no se transmite al sensor, que realza la seguridad del equipo de medida.

Transductor actual de effecto hall del toroide de la ferrita

Los sensores de Pasillo pueden detectar campos magnéticos perdidos fácilmente, incluyendo el de la tierra, así que trabajan bien como compases electrónicos: pero esto también significa que tales campos perdidos pueden obstaculizar medidas exactas de pequeños campos magnéticos. Para solucionar este problema, los sensores de Pasillo se integran a menudo con blindar magnético de una cierta clase. Por ejemplo, un sensor de Pasillo integrado en un anillo de la ferrita (como se muestra) puede reducir campos perdidos por un factor de 100 o mejorarlos. Esta configuración también proporciona una mejora en efectos del cociente de relación señal/ruído y de la deriva durante de 20 veces que de “descubrir” el dispositivo de pasillo. La gama de un sensor dado del alimentador a través se puede prolongar hacia arriba y hacia abajo por el cableado apropiado. Para prolongar la gama a corrientes más bajas, las vueltas múltiples del alambre actual-que lleva se pueden hacer con la abertura. Para prolongar la gama a corrientes más altas, un divisor actual puede ser utilizado. El divisor parte la corriente a través de dos alambres de anchuras de diferenciación y el alambre más fino, llevando una proporción más pequeña de la corriente total, pasa a través del sensor.

El principio de aumentar el número de “vueltas” que un conductor toma alrededor de la base de ferrita se entiende bien, cada vuelta que tiene el efecto de “amplificar” la corriente bajo medida. Estas vueltas adicionales son realizadas a menudo por una grapa en el PWB.

Anillo partido abrazadera-en el sensor

Una variación en el sensor del anillo utiliza un sensor de la fractura que se afiance con abrazadera sobre la línea permitiendo al dispositivo ser utilizado en el equipo de prueba temporal. Si está utilizado en una instalación permanente, un sensor de la fractura permite que la corriente eléctrica sea probada sin desmontar el circuito existente.

Multiplicación análoga

La salida es proporcional al campo magnético aplicado y al voltaje aplicado del sensor. Si el campo magnético es aplicado por un solenoide, la salida del sensor es proporcional al producto de la corriente con el solenoide y el voltaje del sensor. Mientras que la mayoría de los usos que requieren el cómputo ahora son realizados por las calculadoras numéricas del pequeño (incluso minúsculo) el uso útil restante está en la energía que detecta, que combina la detección actual con la tensión detección en un solo dispositivo de effecto hall.

Detección de la energía

Detectando la corriente proporcionó a una carga y a usar el voltaje aplicado del dispositivo pues un voltaje del sensor él es posible determinar la energía disipada por un dispositivo. Esta energía es (para los dispositivos continuos ) el producto de la corriente y del voltaje. Con el refinamiento apropiado los dispositivos se pueden aplicar a los usos de la corriente alternada donde están capaces de leer la energía verdadera producida o consumida por un dispositivo.

Detección de la posición y del movimiento

Los dispositivos de effecto hall usados en interruptores de límite de la detección del movimiento y del movimiento pueden ofrecer confiabilidad realzada en ambientes extremos. Pues no hay piezas móviles implicadas dentro del sensor o del imán, se mejora la esperanza de vida típica comparó a los interruptores electromecánicos tradicionales. Además, el sensor y el imán se pueden encapsular en un material protector apropiado.

Ignición e inyección de carburante automotoras

Si el campo magnético es proporcionado por un imán giratorio que se asemeja a un engranaje dentado, un pulso de la salida será generado cada vez que un diente pasa el sensor. Esto se utiliza en los sistemas de ignición primarios automotores del distribuidor moderno que substituyen el triturador de contacto anterior (los “puntos”, que eran desgaste propenso y ajuste y reemplazo periódicos requeridos). Se utilizan las señales similares del sensor de controlar los sistemas secuenciales de la inyección de carburante del multi-puerto, donde el corredor del producto de cada cilindro se alimenta el combustible de un inyector que consiste en una válvula del aerosol regulada por un solenoide. Las secuencias son medidas el tiempo para emparejar las aberturas de la válvula de producto y la duración de cada secuencia por la unidad de control de motor (computadora).

Detección de la rotación de la rueda

La detección de la rotación de la rueda es especialmente útil en sistemas del freno anticerrojos . Los principios de tales sistemas se han ampliado y se han refinado para ofrecer las funciones más que antideslizantes, ahora proporcionando el " extendido del vehículo; que maneja el " de ; realces.

Gerencia de energía solar del coche

La gerencia exacta y eficiente de todos los aspectos de la energía es un aspecto crítico de cualquier coche solar acertado - los transductores actuales de effecto hall son una solución ideal debido a su alta exactitud, resistencia ambiental y consumición de las energías bajas.

Control del motor eléctrico

Algunos tipos de sensores de effecto hall de la C. del uso sin cepillo de los motores eléctricos para detectar la posición del rotor y de la alimentación esa información al regulador del motor.

Usos industriales

Los usos para la detección de effecto hall también se han ampliado al mercado industrial/de la apagado-carretera, que ahora utilizan las palancas de mando de effecto hall para controlar las válvulas hidráulicas, substituyendo las palancas mecánicas tradicionales. Tales usos incluyen; Los carros de mina, cargadores de la retroexcavadora, grúas, cavadores, Scissor elevaciones, el etc. Un fabricante principal de palancas de mando de effecto hall industriales es P-Q Controls, Inc., que era una de las primeras compañías para ampliar el uso de la detección de effecto hall a tales usos en los años 80, y de hecho lleva a cabo las patentes exclusivas para la detección sin contacto.

El efecto de Corbino

El efecto de Corbino del es un fenómeno similar al Hall effect, pero una muestra en forma de disco del metal se utiliza en lugar rectangular. Una corriente radial a través de un disco circular sujetado a un perpendicular del campo magnético al plano del disco, produce un " circular" corriente a través del disco.

Ver también

Condensador
Corrientes de Foucault
Carga elemental
Empujador de effecto hall
Punta de prueba de Pasillo
Efecto de Nernst
Efecto de Nernst-Ettinghausen
Quantum de effecto hall
Hall effect termal
Transductor
Método de Van der Pauw

.

Zenithic

Allanburg, Ontario

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