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  电子电路基础 - 霍尔效应

  • 简述

    霍尔效应以其发现者埃德温·霍尔的 名字命名。这有点类似于弗莱明的右手定则。当载流导体I置于横向磁场B中时，在导体中感应出电场E，垂直于I和B。这种现象称为霍尔效应。

    解释

    当载流导体放置在横向磁场中时，该磁场会对沿弯曲路径继续其旅程的电子施加一些压力。施加能量的导体如下图所示。还显示了磁场。
    磁场
    当电子穿过位于磁场 B 中的导体时，电子将受到磁力。这种磁力将导致电子比另一侧更靠近一侧行进。这会在一侧产生负电荷，在另一侧产生正电荷，如下图所示。
    负电荷
    这种电荷分离将产生称为霍尔电压或霍尔 EMF的电压差。电压不断增加，直到电场在电荷上产生与磁力相等且相反的电场力。这种效应被称为霍尔效应。
    霍尔效应
    $$\overrightarrow{F_{磁}}\:\:=\:\:\overrightarrow{F_{电动}}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{V_{D}}\ :\:\overrightarrow{B}\:\:=\:\:q\:\:\overrightarrow{E_{H}}$$
    V D是每个电子所经历的速度

    $\overrightarrow{E_{H}}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:$ 因为 V = Ed

    其中 q = 电荷量
    $\overrightarrow{B}$ = 磁场
    $\overrightarrow{V_{D}}$ = 漂移速度
    $\overrightarrow{E_{H}}$ = 霍尔电效应
    d = 导体中平面之间的距离（导体宽度）
    $$V_{H}\:\:=\:\:\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{E_{H}}\:\:d\:\:=\:\ :\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$
    $$\varepsilon_{H}\:\:=\:\:\overrightarrow{V_{D}}\:\:\overrightarrow{B}\:\:d$$

    这是霍尔 EMF

    用途

    霍尔效应用于获取有关半导体类型、电荷载流子符号的信息，以测量电子或空穴浓度和迁移率。由此，我们还可以知道该材料是导体、绝缘体还是半导体。它还用于测量电磁波中的磁通密度和功率。

  • 电流类型

    谈到半导体中的电流类型，有两个术语需要讨论。它们是扩散电流和漂移电流。

    扩散电流

    当掺杂完成时，电子和空穴的浓度会发生差异。这些电子和空穴倾向于从较高浓度的电荷密度扩散到较低的浓度水平。由于这些是电荷载流子，它们构成了称为扩散电流的电流。
    要详细了解这一点，让我们考虑 N 型材料和 P 型材料。
    • N 型材料具有电子作为多数载流子和少量空穴作为少数载流子。
    • P型材料具有作为多数载流子的空穴和作为少数载流子的少量电子。
    如果这两种材料靠得太近而无法结合，则 N 型材料价带中的电子很少，倾向于向 P 型材料移动，而 P 型材料价带中的空穴很少，倾向于向 P 型材料移动。 N型材料。这两种材料之间发生这种扩散的区域称为耗尽区。
    当前类型
    因此，由于这些电子和空穴的扩散而形成的电流，在没有施加任何外部能量的情况下，可以称为扩散电流。

    漂移电流

    由于施加的电场，带电粒子（电子或空穴）发生漂移（运动）而形成的电流称为漂移电流。下图解释了漂移电流，无论施加电场如何，都会产生差异。
    漂移电流
    电流量取决于所施加的电荷。耗尽区的宽度也会受到该漂移电流的影响。为了使组件在有源电路中发挥作用，该漂移电流起着重要作用。
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