دستگاه بررسی اثر هال
دستگاه بررسی اثر هال

دستگاه بررسی اثر هال


اثر هال توسط دکتر ادوین هال (Dr. Edwin Hall) در سال  ۱۸۷۹ کشف شد. او پی برد وقتی که میدان مغناطیسی عمودی یک آهنربا به یک ضلع مستطیل نازکی از جنس طلا که دارای جریان الکتریکی است وارد می‌شود باعث بوجودامدن اختلاف پتانسیل در ضلع مقابل می‌گردد. همچنین او با این نکته پی برد  که میزان ولتاژ به اندازه جریان عبوری از رسانا و چگالی شار مغناطیسی عمود بر صفحه مستطیل بستگی دارد.
اثر هال نتیجهٔ طبیعت جریان عبوری از هادی است. جریان از حرکت تعداد زیادی حامل‌های بار تشکیل می‌شود که معمولاً الکترونها، حفره‌ها، یونها یا ترکیبی از این سه هستند. حامل‌های بار هنگام حرکت در میدانی که بر مسیر حرکت آنها عمود است، نیرویی را تجربه می‌کنند، که نیروی لورنتز نامیده می‌شود. وقتی چنین میدان مغناطیسی‌ای حاضر نباشد، بارها تقریباً به صورت مستقیم حرکت می‌نمایند. اما وقتی یک میدان مغناطیسی عمود اعمال شود، مسیر آنها منحرف می‌شود و روی یکی سطوح ماده تجمع می‌کنند. نتیجهٔ این امر به جای ماندن بارهای مساوی اما با علامت مخالف در سطح دیگر خواهد بود، یعنی همان‌جایی که کمبود حامل بار وجود دارد؛ و بدین ترتیب یک توزیع نامتقارن از چگالی بار در سطح عنصر هال به وجود می‌آید که جهت آن عمود بر میدان مغناطیسی و جهت حرکت حامل‌های بار است. جدا شدن بارها یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که با ادامهٔ مهاجرت بارها مخالفت خواهد کرد؛ بنابراین یک اختلاف پتانسیل ثابت تا زمانی که جریان ادامه داشته باشد به وجود خواهد آمد.

 
حسگرهای اثر هال در بسیاری از ابزار اندازه‌گیری استفاده می‌شوند. در شرایطی که متغیر حس شونده میدان مغناطیسی تولید کند یا آنرا از خود عبور دهد حسگرهای اثر هال به خوبی وظیفه خود را انجام می‌دهند ولتاژ هال متناسب است با جریان الکتریکی (I) و میدان مغناطیسی (B)اندازه این ولتاژ در محدودهٔ میکرو ولت می‌باشد به همین خاطر در کاربردهای عملی حضور تقویت کننده‌ها ضروری می‌باشد.

 

اساس کار حسگرهای اثر هال
یک حسگر اثر هال مبدلی است که در پاسخ به تغییرات میدان مغناطیسی خروجی ولتاژ نشان می‌دهد. با اعمال میدان‌های مغناطیسی نسبتاً بزرگ ولتاژ خروجی در محدودهٔ چند میکروولت می‌باشد. برای ارتقا حساسیت حسگر و گرفتن خروجی مطلوب با بیشترین دقت و با حداقل خطای هیسترزیس باید از تقویت کننده، رگولاتور ولتاژ و مدارهای سوییچینگ منطقی استفاده کرد.