Der Halleffekt Copyright, 2004 © BS1 Deggendorf Abt. ET
Überlegungen zum Halleffekt Auf bewegte Ladungen im Magnetfeld wirkt die Lorenzkraft. Freie Elektronen werden im Magnetfeld abgelenkt. Werden Ladungen die sich in einem Leiter bewegen ebenfalls abgelenkt? Infolge der Ablenkung müsste eine Potenzialdifferenz vorhanden sein.
Prinzip des Halleffekts Man nehme ein leitendes Plättchen mit der Dicke „d“, ... und setze es einem Magnetfeld „B“ aus, B Nun noch seitlich kontaktieren, ... kontaktiere es und schicke einen Strom „I“ hindurch, I UH ... und die Spannung abgreifen. ... und siehe da, die durch den Strom „I“ bewegten Elektronen werden verschoben. Es entsteht ein Ladungsunterschied.
Versuchsaufbau zum Halleffekt (schematisch) Iquer
Potenzialausgleich Bei minimaler Abweichung einer Kontaktierung von der Mittellage wäre bereits ohne Magnetfeld eine Spannung zu messen. Diese Spannung kann durch den Potenzialausgleich kompensiert werden.
Versuchsergebnisse UH ~ Iquer UH ~ B
Berechnung der Hallspannung Nur für mathematisch und physikalisch Interessierte! und
Formel für die Hallspannung
Hall-Konstanten einiger Stoffe Stoff RH in m3/As Kupfer -5,3 10-17 Silber -8,9 10-11 Indium-Arsenid -1,0 10-4 Zink +1,0 10-10 Aluminium +9,9 10-11
Verbesserte Anordnung Hohe Hall- Leistung PH Induktions- empfindlich B Magnetfluss- empfindlich Schaltzeichen
Anwendungen der Hallsonde Messung von Magnetfeldern Wegmessung
Druckmessung
Bewegter Leiter im Magnetfeld U UH Eine Methode zur Drehzahlmessung
Aufgabe Auf einem Kunststoffträger ist eine Schicht aus Indium-Arsenid (InAs, RH= -1,0 10-4 m³/As) aufgedampft mit einer Dicke von 3m. Berechnen Sie den einzustellenden Querstrom, wenn bei einer Feldstärke von 300mT eine Hallspannung von 100mV generiert werden soll!
Lösung