Эфект Хола

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці
Эфект Хола
1. Электроны
2. Зонд
3. Магніты
4. Магнітнае поле
5. Крыніца току

Эфект Хола — з'ява ўзнікнення папярочнай рознасці патэнцыялаў (называецца таксама холаўскім напружаннем) пры змяшчэнні правадніка з пастаянным токам у магнітнае поле. Адкрыты Эдвінам Холам ў 1879 годзе ў тонкіх пласцінках золата.

Уласцівасці[правіць | правіць зыходнік]

У найпрасцейшым разглядзе эфект Хола выглядае наступным чынам. Хай праз металічны брус ў слабым магнітным полі B цячэ электрычны ток пад дзеяннем напружанасці E. Магнітнае поле будзе адхіляць носьбіты зараду ад іх руху ўздоўж ці супраць электрычнага поля да адной з граней бруса. Пры гэтым крытэрыем нязначнасці [1] будзе служыць ўмова, што пры гэтым носьбіты зараду не пачнуць рухацца па цыклоідзе.

Hall-Effect-diagram.svg

Такім чынам, сіла Лорэнца прывядзе да назапашвання адмоўнага зараду каля адной грані бруска, і дадатнага - каля процілеглай. Назапашванне зараду будзе працягвацца да таго часу, пакуль электрычнае поле зарадаў E_1 не ўраўнаважыць магнітны складнік сілы Лорэнца:

eE_1=evB\Rightarrow E_1=vB.

Хуткасць электронаў v можна выразіць праз шчыльнасць току:

j=nev\Rightarrow v=\frac{j}{ne},

дзе n — канцэнтрацыя носьбітаў зараду. Тады

E_1=\frac{1}{ne}jB.

Каэфіцыент R_H=\frac{1}{ne} прапарцыянальнасці паміж E_1 і jB называецца каэфіцыентам (або канстантай) Хола. У такім прыбліжэнні знак пастаяннай Хола залежыць ад знака носьбітаў зараду, што дазваляе вызначаць іх тып для мноства металаў. Для некаторых металаў (напрыклад, такіх, як свінец, цынк, жалеза, кобальт, вальфрам), у моцных палях назіраецца дадатны знак R_H, што тлумачыцца ў паўкласічнай і квантавай тэорыі цвёрдага цела.

Анамальны эфект Хола[правіць | правіць зыходнік]

Выпадак з'яўлення ва ўзорным кавалку напружання (электрычнага поля), перпендыкулярнага кірунку праходзячага праз ўзор току, які назіраецца пры адсутнасці прыкладзенага пастаяннага магнітнага поля (гэта значыць з'ява, цалкам аналагічная эфекту Хола, але назіраемая без вонкавага пастаяннага магнітнага поля), называецца анамальным эфектам Хола.

Анамальны эфект Хола можа назірацца ў узорах з намагнічанасцю[2].

Квантавы эфект Хола[правіць | правіць зыходнік]

У моцных магнітных палях у плоскім правадніку (гэта значыць у квазідвухмерным электронным газе) у сістэме пачынаюць праяўляцца квантавыя эфекты, што прыводзіць да з'яўлення квантавага эфекту Хола: квантавання холаўскага супраціўлення. У яшчэ больш моцных магнітных палях выяўляецца дробны квантавы эфект Хола, які звязаны з карэннаю перабудоваю ўнутранай структуры двухмернай электроннай вадкасці.

Спінавы эфект Хола[правіць | правіць зыходнік]

У выпадку адсутнасці магнітнага поля ў немагнітных правадніках можа назірацца адхіленне носьбітаў току з процілеглымі кірункамі спіна у розныя бакі перпендыкулярна электрычнаму полі. Гэтая з'ява, якая атрымала назву спінавага эфекту Хола, была тэарэтычна прадказана Дьяканавым і Пералем у 1971 годзе. Кажуць аб знешнім і ўнутраным спінавым эфектах. Першы з іх звязаны са спін-залежным рассейваннем, а другі - са спін-арбітальным узаемадзеяннем.

Прымяненне[правіць | правіць зыходнік]

Датчык Хола

Эфект Хола, у некаторых выпадках, дазваляе вызначыць тып носьбітаў зарада (электронны або дзіркавы) у метале ці паўправадніку, што робіць яго даволі добрым метадам даследавання уласцівасцей паўправаднікоў.

На аснове эфекту Хола працуюць датчыкі Хола: прыборы, якія вымяраюць напружанасць магнітнага поля. Датчыкі Хола атрымалі вельмі вялікае распаўсюджванне ў безкалектарных, або вентыльных, электрарухавіках (серваматораў). Датчыкі замацоўваюцца непасрэдна на статары рухавіка і выступаюць у ролі ДСР (датчыка становішча ротара). ДСР рэалізуе зваротную сувязь па становішчы ротара, выконвае тую ж функцыю, што і калектар ў калектарным РПТ.

Таксама на аснове эфекту Хола працуюць некаторыя віды іонных рэактыўных рухавікоў.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. Крытэрый нязначнасці - знешнія ўздзеянні не разбураюць уласцівых фізічнай сістэме ўнутраных уласцівасцей, не ажыццяўляюць «гвалту» над сістэмай.
  2. Naoto Nagaosa, Jairo Sinova, Shigeki Onoda, A. H. MacDonald and N. P. Ong Anomalous Hall effect (англ.)  // Reviews of Modern Physics. — 2010. — В. 2. — Т. 82. — С. 1539—1592.

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]

  • Абрикосов А. А. Основы теории металлов — Москва, 1987. — 520 с. — ISBN нет, ББК 22.37, УДК 539.21 (075.8).
  • Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела — 1979.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]