Électronique de base - Effet Hall
L'effet Hall a été nommé d'après Edwin Hall, son découvreur. Ceci est un peu similaire à la règle de la main droite de Fleming. Lorsqu'un conducteur porteur de courantI est placé dans un champ magnétique transversal B, un champ électrique E est induite dans le conducteur perpendiculairement aux deux I et B. Ce phénomène est appelé commeHall Effect.
Explication
Lorsqu'un conducteur porteur de courant est placé dans un champ magnétique transversal, ce champ magnétique exerce alors une certaine pression sur les électrons qui empruntent un chemin courbe pour continuer leur voyage. Le conducteur avec l'énergie appliquée est illustré dans la figure suivante. Le champ magnétique est également indiqué.
Lorsque les électrons traversent le conducteur qui se trouve dans un champ magnétique B, les électrons subissent une force magnétique. Cette force magnétique fera voyager les électrons plus près d'un côté que de l'autre. Cela crée une charge négative d'un côté et une charge positive de l'autre, comme le montre la figure suivante.
Cette séparation de charge créera une différence de tension connue sous le nom de Hall Voltage or Hall EMF. La tension s'accumule jusqu'à ce que le champ électrique produise une force électrique sur la charge qui est égale et opposée à la force magnétique. Cet effet est connu sous le nom deHall Effect.
$$ \ overrightarrow {F_ {magnetique}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {F_ {Electric}} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \ : \: \ overrightarrow {B} \: \: = \: \: q \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} $$
V D est la vitesse que chaque électron connaît
$ \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: $ Depuis V = Ed
Où q = quantité de charge
$ \ overrightarrow {B} $ = le champ magnétique
$ \ overrightarrow {V_ {D}} $ = la vitesse de dérive
$ \ overrightarrow {E_ {H}} $ = l'effet électrique Hall
d = distance entre les plans dans un conducteur (largeur du conducteur)
$$ V_ {H} \: \: = \: \: \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {E_ {H}} \: \: d \: \: = \: \ : \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
$$ \ varepsilon_ {H} \: \: = \: \: \ overrightarrow {V_ {D}} \: \: \ overrightarrow {B} \: \: d $$
C'est le Hall EMF
Les usages
L'effet Hall est utilisé pour obtenir des informations concernant le type de semi-conducteur, le signe des porteurs de charge, pour mesurer la concentration d'électrons ou de trous et la mobilité. Là par, on peut également savoir si le matériau est un conducteur, un isolant ou un semi-conducteur. Il est également utilisé pour mesurer la densité de flux magnétique et la puissance dans une onde électromagnétique.
Types de courants
En ce qui concerne les types de courants dans les semi-conducteurs, deux termes doivent être discutés. Elles sontDiffusion Current et Drift Current.
Courant de diffusion
Lors du dopage, il se produit une différence de concentration d'électrons et de trous. Ces électrons et ces trous ont tendance à se diffuser d'une concentration plus élevée de densité de charge à un niveau de concentration inférieur. Comme ce sont des porteurs de charge, ils constituent un courant appelédiffusion current.
Pour connaître cela en détail, considérons un matériau de type N et un matériau de type P.
Le matériau de type N a des électrons comme porteurs majoritaires et peu de trous comme porteurs minoritaires.
Le matériau de type P a des trous comme porteurs majoritaires et peu d'électrons comme porteurs minoritaires.
Si ces deux matériaux sont trop rapprochés l'un de l'autre pour se joindre, alors peu d'électrons de la bande de valence du matériau de type N, ont tendance à se déplacer vers le matériau de type P et peu de trous de la bande de valence du matériau de type P, ont tendance à se déplacer vers Matériau de type N. La région entre ces deux matériaux où cette diffusion a lieu, est appelée commeDepletion region.
Par conséquent, le courant formé en raison de la diffusion de ces électrons et trous, sans l'application d'aucune sorte d'énergie externe, peut être appelé Diffusion Current.
Courant de dérive
Le courant formé en raison de la dérive (mouvement) des particules chargées (électrons ou trous) due au champ électrique appliqué, est appelé Drift Current. La figure suivante explique le courant de dérive, si le champ électrique appliqué fait la différence.
La quantité de courant dépend de la charge appliquée. La largeur de la région d'épuisement est également affectée par ce courant de dérive. Pour faire fonctionner un composant dans un circuit actif, ce courant de dérive joue un rôle important.