De Wikipedia, la enciclopedia libre
Saltar a navegación Saltar a búsqueda
Efecto Hall

El efecto Hall es la producción de una diferencia de voltaje (el voltaje de Hall ) a través de un conductor eléctrico que es transversal a una corriente eléctrica en el conductor y a un campo magnético aplicado perpendicular a la corriente. Fue descubierto por Edwin Hall en 1879. [1] [2]

Un efecto Hall también puede ocurrir a través de un vacío o agujero en un semiconductor o placa de metal, cuando la corriente se inyecta a través de contactos que se encuentran en el límite o borde del vacío o agujero, y la carga fluye fuera del vacío o agujero, en el metal. o semiconductor. Este efecto Hall se vuelve observable en un campo magnético aplicado perpendicular a través de los contactos de voltaje que se encuentran en el límite del vacío a cada lado de una línea que conecta los contactos de corriente, exhibe una inversión de signo aparente en comparación con el efecto Hall ordinario estándar en el simplemente conectado espécimen, y este efecto Hall depende solo de la corriente inyectada desde el interior del vacío. [3]

La superposición también se puede realizar en el efecto Hall: Imagine la configuración Hall estándar, una placa Hall homogénea rectangular delgada simplemente conectada (sin vacíos) con contactos de corriente y voltaje en el límite (externo) que desarrolla un voltaje Hall en un campo magnético perpendicular . Ahora, imagine colocar un vacío u orificio rectangular dentro de esta configuración de pasillo estándar, con contactos de corriente y voltaje, como se mencionó anteriormente, en el límite interior o borde del vacío. Para simplificar, los contactos de corriente en el límite del vacío se pueden alinear con los contactos de corriente en el límite exterior en la configuración de pasillo estándar. En tal configuración, se pueden realizar y observar dos efectos Hall simultáneamente en el mismo dispositivo doblemente conectado:Un efecto Hall en el límite externo que es proporcional a la corriente inyectada solo a través del límite externo, y un efecto Hall aparentemente invertido en el límite interior que es proporcional a la corriente inyectada solo a través del límite interior. La superposición de múltiples efectos Hall se puede realizar colocando múltiples vacíos dentro del elemento Hall, con contactos de corriente y voltaje en el límite de cada vacío.[3] Patente DE 4308375 

El coeficiente de Hall se define como la relación entre el campo eléctrico inducido y el producto de la densidad de corriente y el campo magnético aplicado. Es una característica del material del que está hecho el conductor, ya que su valor depende del tipo, número y propiedades de los portadores de carga que constituyen la corriente.

Para mayor claridad, el efecto original a veces se denomina efecto Hall ordinario para distinguirlo de otros "efectos Hall", que pueden tener mecanismos físicos adicionales, pero se basan en estos conceptos básicos.

Descubrimiento [ editar ]

La teoría moderna del electromagnetismo fue sistematizada por James Clerk Maxwell en el artículo " On Physical Lines of Force ", que se publicó en cuatro partes entre 1861-1862. Si bien el artículo de Maxwell estableció una base matemática sólida para la teoría electromagnética, aún se estaban explorando los mecanismos detallados de la teoría. Una de esas preguntas se refería a los detalles de la interacción entre los imanes y la corriente eléctrica, incluido si los campos magnéticos interactuaban con los conductores o con la propia corriente eléctrica. En 1879, Edwin Hall estaba explorando esta interacción y descubrió el efecto Hall mientras trabajaba en su doctorado en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore .Maryland . [4] Dieciocho años antes de que se descubriera el electrón , sus mediciones del minúsculo efecto producido en el aparato que usaba eran un tour de force experimental , publicado bajo el nombre "Sobre una nueva acción del imán sobre corrientes eléctricas". [5] [6] [7]

Teoría [ editar ]

El efecto Hall se debe a la naturaleza de la corriente en un conductor. La corriente consiste en el movimiento de muchos portadores de carga pequeños , típicamente electrones , huecos , iones (ver Electromigración ) o los tres. Cuando hay un campo magnético, estas cargas experimentan una fuerza, llamada fuerza de Lorentz . [8] Cuando tal campo magnético está ausente, las cargas siguen trayectorias aproximadamente rectas, en línea de visión, entre colisiones con impurezas, fonones, etc. Sin embargo, cuando se aplica un campo magnético con un componente perpendicular, sus trayectorias entre colisiones son curvas, por lo que las cargas en movimiento se acumulan en una cara del material. Esto deja cargas iguales y opuestas expuestas en la otra cara, donde hay escasez de cargas móviles. El resultado es una distribución asimétrica de la densidad de carga a través del elemento Hall, que surge de una fuerza que es perpendicular tanto a la trayectoria de la 'línea de visión' como al campo magnético aplicado. La separación de carga establece un campo eléctrico que se opone a la migración de carga adicional, por lo que se establece un potencial eléctrico constante mientras la carga esté fluyendo. [9]

En el electromagnetismo clásico, los electrones se mueven en la dirección opuesta a la corriente I (por convención, "corriente" describe un "flujo de huecos" teórico). En algunos metales y semiconductores, parece que los "agujeros" fluyen en realidad porque la dirección del voltaje es opuesta a la derivación a continuación.

Configuración de medición de efecto Hall para electrones. Inicialmente, los electrones siguen la flecha curva, debido a la fuerza magnética. A cierta distancia de los contactos de introducción de corriente, los electrones se acumulan en el lado izquierdo y se agotan en el lado derecho, lo que crea un campo eléctrico ξ y en la dirección del V H asignado . V H es negativo para algunos semiconductores donde los "agujeros" parecen fluir. En estado estable, ξ y será lo suficientemente fuerte como para cancelar exactamente la fuerza magnética, por lo que los electrones siguen la flecha recta (punteada).
Reproducir medios
Animación que muestra el principio simplificado

Para un metal simple donde solo hay un tipo de portador de carga (electrones), el voltaje de Hall V H se puede derivar usando la fuerza de Lorentz y viendo que, en la condición de estado estable, las cargas no se mueven en el eje y dirección. Por lo tanto, la fuerza magnética sobre cada electrón en la dirección del eje y es cancelada por una fuerza eléctrica del eje y debido a la acumulación de cargas. El término v x es la velocidad de deriva de la corriente, que en este punto se supone que son huecos por convención. El término v x B z es negativo en y-Dirección del eje según la regla de la mano derecha.

En estado estable, F = 0 , entonces 0 = E y - v x B z , donde E y se asigna en la dirección del eje y , (y no con la flecha del campo eléctrico inducido ξ y como en la imagen (apuntando en la dirección - y ), que le indica hacia dónde apunta el campo causado por los electrones).

En los cables, fluyen electrones en lugar de huecos, por lo que v x → - v x y q → - q . También E y = -V H/w. Sustituir estos cambios da

La corriente de "hueco" convencional está en la dirección negativa de la corriente de electrones y la negativa de la carga eléctrica, lo que da I x = ntw (- v x ) (- e ) donde n es la densidad del portador de carga , tw es la sección transversal zona, y - e es la carga de cada electrón. Resolver y enchufar lo anterior da el voltaje Hall:

Si la acumulación de carga hubiera sido positiva (como aparece en algunos metales y semiconductores), entonces el V H asignado en la imagen habría sido negativo (la carga positiva se habría acumulado en el lado izquierdo).

El coeficiente de Hall se define como

o

donde j es la densidad de corriente de los electrones portadores y E y es el campo eléctrico inducido. En unidades SI, esto se convierte en

(Las unidades de R H generalmente se expresan como m 3 / C, o Ω · cm / G , u otras variantes.) Como resultado, el efecto Hall es muy útil como un medio para medir la densidad de portadora o el campo magnético. .

Una característica muy importante del efecto Hall es que diferencia entre cargas positivas que se mueven en una dirección y cargas negativas que se mueven en la opuesta. En el diagrama anterior, se presenta el efecto Hall con un portador de carga negativa (el electrón). Pero considere que se aplican el mismo campo magnético y corriente, pero la corriente es transportada dentro del dispositivo de efecto Hall por una partícula positiva. Por supuesto, la partícula tendría que moverse en la dirección opuesta del electrón para que la corriente sea la misma: hacia abajo en el diagrama, no hacia arriba como lo hace el electrón. Y así, mnemotécnicamente hablando, su pulgar en la ley de fuerza de Lorentz , que representa la corriente (convencional), estaría apuntando al mismodirección como antes, porque la corriente es la misma: un electrón que se mueve hacia arriba es la misma corriente que una carga positiva que se mueve hacia abajo. Y como los dedos (campo magnético) también son los mismos, curiosamente el portador de carga se desvía hacia la izquierda en el diagrama, independientemente de si es positivo o negativo. Pero si los portadores positivos se desvían hacia la izquierda, generarían un voltaje relativamente positivo a la izquierda, mientras que si los portadores negativos (es decir, los electrones) lo están, acumularán un voltaje negativo a la izquierda, como se muestra en el diagrama. Por lo tanto, para la misma corriente y campo magnético, la polaridad del voltaje Hall depende de la naturaleza interna del conductor y es útil para dilucidar su funcionamiento interno.

Esta propiedad del efecto Hall ofreció la primera prueba real de que las corrientes eléctricas en la mayoría de los metales son transportadas por electrones en movimiento, no por protones. También mostró que en algunas sustancias (especialmente los semiconductores de tipo p ), es por el contrario más apropiado pensar en la corriente como " huecos " positivos que se mueven en lugar de electrones negativos. Una fuente común de confusión con el efecto Hall en tales materiales es que los agujeros que se mueven en una dirección son en realidad electrones que se mueven en la dirección opuesta, por lo que se espera que la polaridad del voltaje Hall sea la misma que si los electrones fueran los portadores de carga como en la mayoría de los metales yn semiconductores de tipo. Sin embargo, observamos la polaridad opuesta del voltaje Hall, lo que indica portadores de carga positivos. Sin embargo, por supuesto, no hay positrones reales u otras partículas elementales positivas que lleven la carga en los semiconductores de tipo p , de ahí el nombre de "agujeros". De la misma manera que la imagen simplista de la luz en el vidrio cuando los fotones son absorbidos y reemitidos para explicar la refracción se rompe con un escrutinio más detenido, esta aparente contradicción también solo puede resolverse mediante la teoría de la mecánica cuántica moderna de las cuasipartículas en las que el movimiento cuantificado colectivo de múltiples partículas puede, en un sentido físico real, ser considerado una partícula por derecho propio (aunque no elemental). [10]

Sin relación alguna, la falta de homogeneidad en la muestra conductora puede resultar en un signo falso del efecto Hall, incluso en la configuración de electrodos ideal de van der Pauw . Por ejemplo, se observó un efecto Hall consistente con portadores positivos en semiconductores de tipo n evidentemente. [11] Otra fuente de artefactos, en materiales uniformes, ocurre cuando la relación de aspecto de la muestra no es lo suficientemente larga: el voltaje de Hall completo solo se desarrolla lejos de los contactos de introducción de corriente, ya que en los contactos el voltaje transversal está cortocircuitado a cero .

Efecto Hall en semiconductores [ editar ]

Cuando un semiconductor portador de corriente se mantiene en un campo magnético, los portadores de carga del semiconductor experimentan una fuerza en una dirección perpendicular tanto al campo magnético como a la corriente. En equilibrio, aparece un voltaje en los bordes del semiconductor.

La fórmula simple para el coeficiente de Hall dada anteriormente suele ser una buena explicación cuando la conducción está dominada por un solo portador de carga . Sin embargo, en semiconductores y muchos metales la teoría es más compleja, porque en estos materiales la conducción puede involucrar contribuciones significativas y simultáneas tanto de electrones como de huecos , que pueden estar presentes en diferentes concentraciones y tener diferentes movilidades . Para campos magnéticos moderados, el coeficiente de Hall es [12] [13]

o equivalente

con

Aquí n es la concentración de electrones, p la concentración de huecos, μ e la movilidad de los electrones, μ h la movilidad de los huecos ye la carga elemental.

Para campos aplicados grandes, se cumple la expresión más simple análoga a la de un solo tipo de portador.

Relación con la formación estelar [ editar ]

Aunque es bien sabido que los campos magnéticos juegan un papel importante en la formación de estrellas, los modelos de investigación [14] [15] [16] indican que la difusión de Hall influye críticamente en la dinámica del colapso gravitacional que forma las protoestrellas.

Efecto Hall cuántico [ editar ]

Para un sistema de electrones bidimensionales que se puede producir en un MOSFET , en presencia de gran intensidad de campo magnético y baja temperatura , se puede observar el efecto Hall cuántico, en el que la conductancia Hall σ sufre transiciones de Hall cuánticas para asumir la cuantificación valores.

Efecto Spin Hall [ editar ]

El efecto Hall de giro consiste en la acumulación de giro en los límites laterales de una muestra portadora de corriente. No se necesita campo magnético. Fue predicho por Mikhail Dyakonov y VI Perel en 1971 y observado experimentalmente más de 30 años después, tanto en semiconductores como en metales, tanto a temperatura criogénica como a temperatura ambiente.

Efecto Hall de giro cuántico [ editar ]

En el caso de los pozos cuánticos bidimensionales de telururo de mercurio con fuerte acoplamiento espín-órbita, en campo magnético cero, a baja temperatura, se ha observado recientemente el efecto Hall de espín cuántico.

Efecto Hall anómalo [ editar ]

En materiales ferromagnéticos (y materiales paramagnéticos en un campo magnético ), la resistividad de Hall incluye una contribución adicional, conocida como efecto Hall anómalo (o efecto Hall extraordinario ), que depende directamente de la magnetización del material y, a menudo, es mucho mayor. que el efecto Hall ordinario. (Tenga en cuenta que este efecto no se debe a la contribución de la magnetización al campo magnético total.) Por ejemplo, en níquel, el coeficiente de Hall anómalo es aproximadamente 100 veces mayor que el coeficiente de Hall ordinario cerca de la temperatura de Curie, pero los dos son similares a temperaturas muy bajas. [17] Aunque es un fenómeno bien reconocido, todavía existe un debate sobre sus orígenes en los diversos materiales. El efecto Hall anómalo puede ser un extrínseca efecto (trastorno relacionado) debido a giro dependiente de la dispersión de los portadores de carga , o un intrínseca efecto que pueden ser descritos en términos de la fase de Berry efecto en el espacio de cristal impulso ( k -space ). [18]

Efecto Hall en gases ionizados [ editar ]

El efecto Hall en un gas ionizado ( plasma ) es significativamente diferente del efecto Hall en sólidos (donde el parámetro Hall es siempre mucho menor que la unidad). En un plasma, el parámetro Hall puede tomar cualquier valor. El parámetro de Hall, β , en un plasma es la relación entre la girofrecuencia de electrones , Ω e , y la frecuencia de colisión de partículas con electrones pesados, ν :

dónde

  • e es la carga elemental (aproximadamente1,6 × 10 −19  C )
  • B es el campo magnético (en teslas )
  • m e es la masa del electrón (aproximadamente9,1 × 10 −31  kg ).

El valor del parámetro Hall aumenta con la intensidad del campo magnético.

Físicamente, las trayectorias de los electrones están curvadas por la fuerza de Lorentz . Sin embargo, cuando el parámetro Hall es bajo, su movimiento entre dos encuentros con partículas pesadas ( neutras o iónicas ) es casi lineal. Pero si el parámetro Hall es alto, los movimientos de los electrones son muy curvos. La densidad de corriente vector, J , ya no es colineal con el campo eléctrico vector, E . Los dos vectores J y E forman el ángulo Hall , θ , que también da el parámetro Hall:

Aplicaciones [ editar ]

Las sondas Hall se utilizan a menudo como magnetómetros , es decir, para medir campos magnéticos o inspeccionar materiales (como tuberías o tuberías) utilizando los principios de fuga de flujo magnético .

Los dispositivos de efecto Hall producen un nivel de señal muy bajo y, por lo tanto, requieren amplificación. Aunque adecuados para instrumentos de laboratorio, los amplificadores de válvulas de vacío disponibles en la primera mitad del siglo XX eran demasiado caros, consumían energía y no eran fiables para las aplicaciones diarias. Fue solo con el desarrollo del circuito integrado de bajo costo que el sensor de efecto Hall se volvió adecuado para aplicaciones masivas. Muchos dispositivos que ahora se venden como sensores de efecto Hall contienen de hecho el sensor descrito anteriormente más un amplificador de circuito integrado (IC) de alta ganancia en un solo paquete. Los avances recientes han agregado aún más en un paquete un convertidor de analógico a digital y I²C(Protocolo de comunicación entre circuitos integrados) IC para conexión directa al puerto de E / S de un microcontrolador .

Ventajas sobre otros métodos [ editar ]

Los dispositivos de efecto Hall (cuando están debidamente empaquetados) son inmunes al polvo, la suciedad, el barro y el agua. Estas características hacen que los dispositivos de efecto Hall sean mejores para la detección de posición que los medios alternativos, como la detección óptica y electromecánica.

Sensor de corriente de efecto Hall con amplificador de circuito integrado interno. Apertura de 8 mm. El voltaje de salida de corriente cero está a medio camino entre los voltajes de suministro que mantienen un diferencial de 4 a 8 voltios. La respuesta de corriente distinta de cero es proporcional al voltaje suministrado y es lineal a 60 amperios para este dispositivo en particular (25 A).

Cuando los electrones fluyen a través de un conductor, se produce un campo magnético. Por tanto, es posible crear un sensor de corriente sin contacto. El dispositivo tiene tres terminales. Se aplica un voltaje de sensor a través de dos terminales y el tercero proporciona un voltaje proporcional a la corriente que se detecta. Esto tiene varias ventajas; no es necesario insertar ninguna resistencia adicional (una derivación , necesaria para el método de detección de corriente más común) en el circuito primario. Además, el voltaje presente en la línea que se va a detectar no se transmite al sensor, lo que mejora la seguridad del equipo de medición.

Desventajas en comparación con otros métodos [ editar ]

El flujo magnético del entorno (como otros cables) puede disminuir o mejorar el campo que la sonda Hall intenta detectar, haciendo que los resultados sean inexactos.

Las formas de medir las posiciones mecánicas dentro de un sistema electromagnético, como un motor de corriente continua sin escobillas, incluyen (1) el efecto Hall, (2) el codificador de posición óptico (por ejemplo, codificadores absolutos e incrementales ) y (3) voltaje inducido moviendo la cantidad de núcleo metálico insertado en un transformador. Cuando se compara Hall con métodos fotosensibles, es más difícil obtener una posición absoluta con Hall. La detección de pasillo también es sensible a los campos magnéticos extraviados. [ cita requerida ]

Aplicaciones contemporáneas [ editar ]

Los sensores de efecto Hall están fácilmente disponibles de varios fabricantes diferentes y se pueden usar en varios sensores, como sensores de velocidad de rotación (ruedas de bicicleta, dientes de engranaje, velocímetros de automóviles, sistemas de encendido electrónico), sensores de flujo de fluidos , sensores de corriente y presión. sensores . Las aplicaciones comunes se encuentran a menudo donde se requiere un interruptor o potenciómetro robusto y sin contacto. Estos incluyen: pistolas de airsoft eléctricas , disparadores de pistolas de paintball electroneumáticas , controles de velocidad de karts, teléfonos inteligentes y algunos sistemas de posicionamiento global.

Transductor de corriente de efecto Hall toroidal de ferrita [ editar ]

Diagrama del transductor de corriente de efecto Hall integrado en el anillo de ferrita.

Los sensores Hall pueden detectar fácilmente campos magnéticos extraviados, incluido el de la Tierra, por lo que funcionan bien como brújulas electrónicas: pero esto también significa que dichos campos extraviados pueden dificultar las mediciones precisas de pequeños campos magnéticos. Para resolver este problema, los sensores Hall a menudo se integran con algún tipo de blindaje magnético. Por ejemplo, un sensor Hall integrado en un anillo de ferrita (como se muestra) puede reducir la detección de campos perdidos en un factor de 100 o mejor (ya que los campos magnéticos externos se cancelan a través del anillo, sin producir flujo magnético residual ). Esta configuración también proporciona una mejora en la relación señal / ruido y efectos de deriva de más de 20 veces la de un dispositivo Hall desnudo.

El rango de un sensor de paso dado puede extenderse hacia arriba y hacia abajo mediante el cableado apropiado. Para extender el rango a corrientes más bajas, se pueden hacer múltiples vueltas del cable portador de corriente a través de la abertura, cada vuelta sumando a la salida del sensor la misma cantidad; cuando el sensor se instala en una placa de circuito impreso, los giros se pueden realizar con una grapa en la placa. Para extender el rango a corrientes más altas, se puede usar un divisor de corriente. El divisor divide la corriente entre dos cables de diferentes anchos y el cable más delgado, que transporta una proporción menor de la corriente total, pasa a través del sensor.

Múltiples 'giros' y función de transferencia correspondiente.

Sensor de abrazadera de anillo partido [ editar ]

Una variación del sensor de anillo utiliza un sensor dividido que se sujeta a la línea, lo que permite que el dispositivo se utilice en equipos de prueba temporales. Si se utiliza en una instalación permanente, un sensor dividido permite probar la corriente eléctrica sin desmontar el circuito existente.

Multiplicación analógica [ editar ]

La salida es proporcional tanto al campo magnético aplicado como al voltaje del sensor aplicado. Si el campo magnético es aplicado por un solenoide, la salida del sensor es proporcional al producto de la corriente a través del solenoide y el voltaje del sensor. Como la mayoría de las aplicaciones que requieren computación ahora las realizan pequeñas computadoras digitales , la aplicación útil restante es la detección de energía, que combina la detección de corriente con la detección de voltaje en un solo dispositivo de efecto Hall.

Medición de potencia [ editar ]

Al detectar la corriente proporcionada a una carga y usar el voltaje aplicado del dispositivo como voltaje del sensor, es posible determinar la potencia disipada por un dispositivo.

Detección de posición y movimiento [ editar ]

Los dispositivos de efecto Hall utilizados en la detección de movimiento y los interruptores de límite de movimiento pueden ofrecer una mayor confiabilidad en entornos extremos. Como no hay partes móviles involucradas dentro del sensor o imán, la expectativa de vida típica mejora en comparación con los interruptores electromecánicos tradicionales. Además, el sensor y el imán pueden estar encapsulados en un material protector apropiado. Esta aplicación se utiliza en motores de CC sin escobillas .

Los sensores de efecto Hall, fijados a medidores mecánicos que tienen agujas indicadoras magnetizadas, pueden traducir la posición física u orientación de la aguja indicadora mecánica en una señal eléctrica que puede ser utilizada por indicadores electrónicos, controles o dispositivos de comunicación. [19]

Encendido de automóviles e inyección de combustible [ editar ]

Usado comúnmente en distribuidores para sincronización de encendido (y en algunos tipos de sensores de posición de cigüeñal y árbol de levas para sincronización de pulsos de inyección, detección de velocidad, etc.), el sensor de efecto Hall se usa como un reemplazo directo de los puntos de interrupción mecánicos utilizados en aplicaciones automotrices anteriores. Su uso como dispositivo de sincronización de encendido en varios tipos de distribuidores es el siguiente. Un imán permanente estacionario y un chip semiconductor de efecto Hall están montados uno al lado del otro separados por un espacio de aire, formando el sensor de efecto Hall. Un rotor de metal que consta de ventanas y pestañas está montado en un eje y dispuesto de modo que durante la rotación del eje, las ventanas y las pestañas pasen a través del espacio de aire entre el imán permanente y el chip Hall semiconductor. Esto protege y expone eficazmente el chip Hall al imán permanente 's campo correspondiente a si una pestaña o ventana está pasando a través del sensor Hall. Para propósitos de sincronización de encendido, el rotor de metal tendrá una cantidad de pestañas y ventanas de igual tamaño que coincidan con la cantidad de cilindros del motor. Esto produce una salida de onda cuadrada uniforme ya que el tiempo de encendido / apagado (blindaje y exposición) es igual. Esta señal es utilizada por la computadora del motor o la ECU para controlar la sincronización del encendido. Muchos sensores de efecto Hall de automoción tienen un transistor NPN interno incorporado con unMuchos sensores de efecto Hall de automoción tienen un transistor NPN interno incorporado con unMuchos sensores de efecto Hall de automoción tienen un transistor NPN interno incorporado con uncolector abierto y emisor con conexión a tierra, lo que significa que en lugar de producir un voltaje en el cable de salida de señal del sensor Hall, el transistor se enciende proporcionando un circuito a tierra a través del cable de salida de señal.

Detección de rotación de rueda [ editar ]

La detección de la rotación de las ruedas es especialmente útil en los sistemas de frenos antibloqueo . Los principios de dichos sistemas se han ampliado y perfeccionado para ofrecer más que funciones antideslizantes, y ahora proporcionan mejoras extendidas en el manejo del vehículo .

Control de motor eléctrico [ editar ]

Algunos tipos de motores eléctricos de CC sin escobillas utilizan sensores de efecto Hall para detectar la posición del rotor y enviar esa información al controlador del motor. Esto permite un control del motor más preciso.

Aplicaciones industriales [ editar ]

Las aplicaciones para la detección de efecto Hall también se han expandido a aplicaciones industriales, que ahora usan joysticks de efecto Hall para controlar válvulas hidráulicas, reemplazando las palancas mecánicas tradicionales con detección sin contacto. Dichas aplicaciones incluyen camiones de minería, retroexcavadoras, grúas, excavadoras, elevadores de tijera, etc.

Propulsión de naves espaciales [ editar ]

Un propulsor de efecto Hall (HET) es un dispositivo que se utiliza para propulsar algunas naves espaciales , después de entrar en órbita o más lejos en el espacio. En el HET, los átomos son ionizados y acelerados por un campo eléctrico . Un campo magnético radial establecido por imanes en el propulsor se utiliza para atrapar electrones que luego orbitan y crean un campo eléctrico.debido al efecto Hall. Se establece un gran potencial entre el extremo del propulsor donde se alimenta el propulsor neutro y la parte donde se producen los electrones; por lo tanto, los electrones atrapados en el campo magnético no pueden caer al potencial más bajo. Por lo tanto, son extremadamente enérgicos, lo que significa que pueden ionizar átomos neutros. El propulsor neutro se bombea a la cámara y es ionizado por los electrones atrapados. Los iones y electrones positivos son luego expulsados ​​del propulsor como un plasma cuasineutral , creando un empuje. El empuje producido es extremadamente pequeño, con un caudal másico muy bajo y una velocidad de escape efectiva / impulso específico muy alta. Esto se consigue a costa de unos requisitos de potencia eléctrica muy elevados, del orden de 4 KW para unos pocos cientos de milinewtons de empuje.

El efecto Corbino [ editar ]

Disco de Corbino: las curvas punteadas representan trayectorias espirales logarítmicas de electrones desviados

El efecto Corbino es un fenómeno que involucra el efecto Hall, pero se usa una muestra de metal en forma de disco en lugar de una rectangular. Debido a su forma, el disco Corbino permite la observación de magnetorresistencia basada en el efecto Hall sin el voltaje Hall asociado.

Una corriente radial a través de un disco circular, sometida a un campo magnético perpendicular al plano del disco, produce una corriente "circular" a través del disco. [20]

La ausencia de los límites transversales libres hace que la interpretación del efecto Corbino sea más simple que la del efecto Hall.

Ver también [ editar ]

  • Condensador
  • Transductor
  • Potencial de Coulomb entre dos bucles de corriente incrustados en un campo magnético
  • Corriente de Foucault
  • Eric Fawcett
  • Lista de artículos sobre plasma (física)
  • Efecto Nernst
  • Efecto Hall cuántico
  • Efecto Hall cuántico fraccional
  • Efecto Hall anómalo cuántico
  • Efecto Senftleben – Beenakker
  • Efecto Spin Hall
  • Efecto Hall Térmico

Referencias [ editar ]

  1. ^ Edwin Hall (1879). "Sobre una nueva acción del imán sobre corrientes eléctricas" . Revista Estadounidense de Matemáticas . 2 (3): 287–92. doi : 10.2307 / 2369245 . JSTOR  2369245 . Archivado desde el original el 27 de julio de 2011 . Consultado el 28 de febrero de 2008 .
  2. ^ "Efecto Hall | Definición y hechos" . Enciclopedia Británica . Consultado el 13 de febrero de 2020 .
  3. ^ a b Mani, RG; von Klitzing, K. (7 de marzo de 1994). "Efecto Hall en condiciones de corriente nula" . Letras de Física Aplicada . 64 (10): 1262–1264. doi : 10.1063 / 1.110859 . ISSN 0003-6951 . 
  4. ^ Bridgeman, PW (1939). Memoria biográfica de Edwin Herbert Hall . Academia Nacional de Ciencias.
  5. Hall, EH (1879). "Sobre una nueva acción del imán sobre corrientes eléctricas" . Revista Estadounidense de Matemáticas . JSTOR. 2 (3): 287. doi : 10.2307 / 2369245 . ISSN 0002-9327 . 
  6. ^ "Historia del efecto Hall" . Consultado el 26 de julio de 2015 .
  7. ^ Ramsden, Edward (2006). Sensores de efecto Hall . Elsevier Inc. págs. Xi. ISBN 978-0-7506-7934-3.
  8. ^ "El efecto Hall" . NIST . Archivado desde el original el 7 de marzo de 2008 . Consultado el 28 de febrero de 2008 .
  9. ^ "Sensor de efecto Hall" . Tutoriales electrónicos .
  10. ^ NW Ashcroft y ND Mermin "Física del estado sólido" ISBN 978-0-03-083993-1 
  11. ^ Ohgaki, Takeshi; Ohashi, Naoki; Sugimura, Shigeaki; Ryoken, Haruki; Sakaguchi, Isao; Adachi, Yutaka; Haneda, Hajime (2008). "Coeficientes Hall positivos obtenidos de la colocación incorrecta del contacto en películas y cristales de ZnO de tipo n evidentes ". Revista de Investigación de Materiales . 23 (9): 2293. Bibcode : 2008JMatR..23.2293O . doi : 10.1557 / JMR.2008.0300 .
  12. ^ Kasap, Safa. "Efecto Hall en semiconductores" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 21 de agosto de 2008.
  13. ^ "Efecto Hall" . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Consultado el 13 de febrero de 2020 .
  14. ^ Mark Wardle (2004). "Formación de estrellas y efecto Hall". Astrofísica y Ciencias Espaciales . 292 (1): 317–323. arXiv : astro-ph / 0307086 . Bibcode : 2004Ap y SS.292..317W . CiteSeerX 10.1.1.746.8082 . doi : 10.1023 / B: ASTR.0000045033.80068.1f . 
  15. ^ Trenzado, CR; Wardle, M. (2012). "El efecto Hall en la formación de estrellas". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 422 (1): 261. arXiv : 1109.1370 . Código bibliográfico : 2012MNRAS.422..261B . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2012.20601.x .
  16. ^ Trenzado, CR; Wardle, M. (2012). "El efecto Hall en los flujos de acreción". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 427 (4): 3188. arXiv : 1208.5887 . Código bibliográfico : 2012MNRAS.427.3188B . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2012.22001.x .
  17. ^ Robert Karplus y JM Luttinger (1954). "Efecto Hall en ferromagnéticos". Phys. Rev . 95 (5): 1154-1160. Código bibliográfico : 1954PhRv ... 95.1154K . doi : 10.1103 / PhysRev.95.1154 .
  18. ^ NA Sinitsyn (2008). "Teorías semiclásicas del efecto Hall anómalo". Revista de física: materia condensada . 20 (2): 023201. arXiv : 0712.0183 . Código bibliográfico : 2008JPCM ... 20b3201S . doi : 10.1088 / 0953-8984 / 20/02/023201 .
  19. ^ Tank Sensors & Probes , Electronic Sensors, Inc., consultado el 8 de agosto de 2018
  20. ^ Adams, EP (1915). Los efectos Hall y Corbino . Actas de la American Philosophical Society . 54 . págs. 47–51. Código Bibliográfico : 1916PhDT ......... 2C . ISBN 978-1-4223-7256-2. Consultado el 24 de enero de 2009 .

Fuentes [ editar ]

  • Introducción a la Física del Plasma y la Fusión Controlada, Volumen 1, Física del Plasma, Segunda Edición, 1984, Francis F. Chen

Lectura adicional [ editar ]

  • Baumgartner, A .; Ihn, T .; Ensslin, K .; Papp, G .; Peeters, F .; Maranowski, K .; Gossard, AC (2006). "Efecto Hall clásico en experimentos de puerta de exploración". Physical Review B . 74 (16). Código Bibliográfico : 2006PhRvB..74p5426B . doi : 10.1103 / PhysRevB.74.165426 . hdl : 10067/613600151162165141 .
  • Annraoi M. de Paor. Corrección del coeficiente de Hall clásico de dos especies utilizando la teoría de la red de dos puertos . Revista Internacional de Educación en Ingeniería Eléctrica 43/4.
  • NIST El efecto Hall
  • Universidad de Washington El Efecto Hall

Enlaces externos [ editar ]

Patentes
  • Patente de EE. UU . 1.778.796 , PH Craig, Sistema y aparato que emplean el efecto Hall
  • Patente de EE. UU . 3,596,114 , JT Maupin, EA Vorthmann, interruptor sin contacto de efecto Hall con gatillo Schmitt preestablecido
  • Patente de EE. UU . 5646527 , RG Mani & K. von Klitzing, "Dispositivo de efecto Hall con conexiones de corriente y voltaje Hall" 
General
  • Comprensión y aplicación del efecto Hall
  • Propulsores de efecto Hall Alta Space
  • Calculadoras de efecto Hall
  • Tutorial interactivo de Java sobre el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético del efecto Hall
  • Artículo de Science World (wolfram.com) .
  • " El efecto Hall ". nist.gov.
  • Tabla con coeficientes Hall de diferentes elementos a temperatura ambiente .
  • Simulación del efecto Hall como video de Youtube
  • Efecto Hall en electrolitos
  • Bowley, Roger (2010). "Efecto Hall" . Sesenta símbolos . Brady Haran para la Universidad de Nottingham .