بنام خدا
مقدمه: (این مطلب در حال بازسازی است و در آینده ای نزدیک کامل میگردد)
در سال 1879 برای نخستین بار اثر هال توسط دکتر ادوین هال در حالیکه دانشجوی دکتری در دانشگاه جان هاپکینز در بالتیمور بود ارائه شد. هال تلاش میکرد تا درمورد نظریه جریان الکترونی که کلوین 30 سال قبل ارائه نموده بود تحقیق کند. دکتر هال متوجه شد که وقتی یک میدان مغناطیسی عمود بر یک طرف صفحه ی مستطیل شکل طلا که از آن جریان الکتریکی میگذرد اعمال شود، در لبه های صفحه اختلاف پتانسیل ایجاد میشود. او متوجه شد که این ولتاژ متناسب با جریان گذرنده از صفحه هادی و چگالی شار یا میدان القایی عمود به هادی است. اگرچه آزمایشات هال همگی موفقیت آمیز بودند اما هیچ کاربرد عملی از این نتایج تئوری تا 70 سال بعد بدست نیآمد.
پس از ظهور مواد نیمه هادی در دهه ی 1950، اثر هال اولین کابردهای خودش را شناخت. اما این کاربردها در زمان خویش بسیار هزینه بر بودند. در 1965، اِوِرِت وُرثمَن و جو مائوپین، مهندسان شرکت کنترل و سنسور میکروسوئیچ تیمی را برای یافتن یک راه حل عملی، قابل استفاده و کم هزینه سنسور هال الکترونیکی تشکیل دادند. ایده های مختلفی توسط این تیم بررسی شد که حول اثر هال میگشت زیرا آنرا میشد در یک چیپ سیلیکونی جای داد. این پیشرفت منجر به ساخت اولین عناصر نیمه هادی ارزان قیمتی شد که اکنون نیز به همان نام یعنی "اثر هال" شناخته میشوند. شرکت میکروسوئیچ تاکنون نزدیک به یک میلیارد سنسور Hall Effect را تولید و روانه بازار کرده است.
تئوری اثر هال:
وقتی یک هادی حامل جریان الکتریکی در میدان مغناطیسی قرار میگیرد، ولتاژی عمود بر جریان و میدان مغناطیسی ایجاد میشود. این اصل بعنوان اثر هال شناخته میشود. شکل یک اساس اثر هال را نشان میدهد:
شکل یک - اثر هال در نبود میدان مغناطیسی
دراین شکل ورقه نازکی از ماده نیمه هادی (عنصر هال) نشان داده شده است که از آن جریان I میگذرد. اتصالات خروجی از دو لبه صفحه بنحوی گرفته شده اند که عمود بر جهت جریان است. وقتی مثل آنچه در شکل فوق نشان داده شده است میدان مغناطیسی موجود نباشد، توزیع جریان کاملاً یکنواخت بوده و اختلاف پتانسیلی در خروجی مشاهده نمیشود.
وقتی یک میدان قائم نظیر آنچه در شکل دو نشان داده شده است بر صفحه اعمال شود، نیروی لورنتز Lorentz بر جریان وارد میشود. این نیرو باعث اغتشاش در توزیع جریان شده منجر به ایجاد اختلاف پتانسیل ( ولتاژ) در دو سر خروجی مبگردد. این ولتاژ بعنوان ولتاژ هال VH شناخته میشود و متناسب با جریان و شدت میدان مغناطیسی است.
شکل دو - اثر هال در حضور میدان مغناطیسی
سنسورهای اثر هال در بسیاری از وسایل اندازه گیری مورد استفاده قرار گرفته اند. بطورکلی اگر پارامتر تحت اندازه گیری یا کمیتی که قرار است سنسSense گردد به نوعی با میدان مغناطیسی مربوط شود میتوان از سنسورهای اثر هال برای اندازه گیری آن کمیت استفاده نمود.
هر گونه نقل قول و اقتباس از مطالب این وبلاگ با ذکر منبع مجاز می باشد.