Hallov jav

Hallov jav je vznik potenciálového rozdielu na elektródach polovodičovej doštičky, ktorou prechádza elektrický prúd a súčasne sa nachádza v magnetickom poli s magnetickou indukciou neparalelnou (často kolmo pôsobiacou) so smerom vektoru prúdovej hustoty, charakterizovanom tzv. Hallovým napätím.

Schéma Hallovho javu, ukazujúca prúd elektrónov.
Legenda:
1. Elektróny (smer prúdu je podľa konvencie opačný!)
2. Polovodič
3. Magnety
4. Magnetické pole
5. Zdroj energie
Popis:
Na obrázku „A“ dostáva polovodič negatívny náboj symbolizovaný modrou farbou a kladný náboj symbolizovaný farbou červenou. Na obrázkoch „B“ a „C“ sa elektrický prúd obracia, čo spôsobuje zmenu polarizácie. Zmena prúdu a magnetického poľa opäť vytvára záporný náboj v hornej časti polovodiča (obrázok „D“).

Hallov jav je proces generovania Hallovho elektrického poľa v polovodiči (existuje i v kovoch, ale vzhľadom na vysokú koncentráciu vodivostných elektrónov sa takmer neuplatňuje) za súčasného pôsobenia vonkajšieho elektrického a magnetického poľa. Dôsledkom toho sa hromadí na jednej strane látky záporný náboj a na strane druhej náboj kladný. Vďaka tomu, že póly majú rôzny potenciál, vzniká Hallovo napätie. Doštičkou potom preteká prúd o hustote

$j_{x}=qnv_{d}$

Pôsobením Lorentzovej sily $F_{y}=qv_{d}B_{z}$ (Bz je indukcia) sú nosiče vychyľované na jeden pól doštičky.

Hallovo pole vyvolá opačnú silu k Lorentzovej sile $F_{y}=qE_{H}$

Jav objavil Edwin Hall v roku 1879 a na počesť nesie jeho meno.

Hallovo napätie

Následkom Hallovho javu vzniká Hallovo napätie:

$U_{h}=R_{H}{\frac {IB_{y}}{d}}$

Hallova konštanta

Súčiniteľ $R_{H}$ nazývaný Hallova konštanta má rozmer $m^{3}A^{-1}s^{-1}$. Umožňuje stanoviť typ vodivosti polovodiča (za predpokladu, že poznáme orientáciu elektrického poľa a magnetického poľa v predmete). Dá sa vyjadriť ako :

$R_{H}=-A_{H}{\frac {1}{qn_{n}}}$

Pre polovodič typu N je znamienko záporné, ale pre polovodič typu P je kladné. $A_{H}$ je tzv. rozptylový faktor. Jeho hodnota sa pohybuje medzi 1 (hodnota kovov) a 2 pre polovodiče (pre slabo dotované polovodiče je asi 1,17)

Využitie Hallovho javu

Hallov jav sa používa na meranie magnetických polí, prúdu (bez kontaktu), na bezkontaktné spínanie v elektrotechnike a pod.

Pozri aj

• Polovodič
• Kondenzátor
• Elektrická vodivosť

Externé odkazy

Fyzikálny portál Chemický portál

• „Hallův jev Archivované 2008-03-07 na Wayback Machine“ stránky NIST