Hallův jev

Schema Hallova jevu, ukazující proud elektronů.
Legenda:
1. Elektrony (směr proudu je podle konvence opačný)
2. Polovodičový předmět
3. Magnety
4. Magnetické pole
5. Zdroj energie
Popis:
Na obrázku „A“ dostává předmět negativní náboj symbolizovaný modrou barvou a kladný náboj symbolizovaný barvou červenou. Na obrázcích „B“ a „C“ se elektrický proud obrací, což způsobuje změnu polarizace. Změna proudu i magnetického pole opět vytvoří záporný náboj v horní části předmětu (obrázek „D“).

Hallův jev je proces generace Hallova elektrického pole v polovodiči (existuje i v kovech, ale vzhledem k vysoké koncentraci vodivostních elektronů se téměř neuplatňuje) za současného působení vnějšího elektrického i magnetického pole. Důsledkem toho se hromadí na jedné straně látky záporný náboj a na straně druhé náboj kladný. Díky tomu, že póly mají různý potenciál, vzniká Hallovo napětí. Vzorkem tak protéká proud o hustotě $j_x = qnv_d$

Působením Lorentzovy síly $F_y = qv_dB_z$ (kde $B_z$ je indukce) jsou nosiče vychylovány na jeden pól předmětu.

Hallovo pole vyvolá opačnou sílu k Lorentzově síle $F_y = qE_H$

Jev byl objeven Edwinem Hallem v roce 1879 a nese jméno na jeho počest.

Hallovo napětí

Vložíme-li vodivou destičku tloušťky d, kterou protéká řídící elektrický proud I, do magnetického pole s magnetickou indukcí $B_y$, kolmou na směr proudu, pak ve třetím směru, kolmém na směr proudu a zároveň na směr magnetického pole změříme potenciálový rozdíl $U_H$. Následkem Hallova jevu vzniká Hallovo napětí:

$U_H = R_H \frac{IB_y}{d}$

Hallova konstanta

Součinitel $R_H$ nazývaný Hallova konstanta má rozměr $m^3A^{-1}s^{-1}$. Umožňuje stanovit typ vodivosti polovodiče (za předpokladu, že známe orientaci elektrického pole a magnetického pole v předmětu). Dá se vyjádřit jako:

$R_H = -A_H \frac{1}{qn_n}$

Pro polovodič typu N je znaménko záporné, kdežto pro polovodič typu P je kladné. $A_H$ je tzv. rozptylový faktor. Jeho hodnota se pohybuje mezi 1 (hodnota kovů) a 2 (pro slabě dotované polovodiče je asi 1,17)

Užití Hallova jevu

Hallův jev se používá k měření magnetických polí, proudu (bez kontaktu) apod.

Související články

• Hallova sonda
• Kvantový Hallův jev
• Polovodič
• Kondenzátor
• Elementární náboj
• Van der Pauwova metoda
• Elektrická vodivost

Literatura

• DOLEČEK, Jaroslav. Moderní učebnice elektroniky 2. Praha : nakladatelství BEN - technická literatura, 2005. 208 s. ISBN 80-7300-161-6.  

Externí odkazy

• „Hallův jev“ stránky NIST