میٹلز اور سیمیکمڈکٹر میں ہال کا اثر کیا ہے؟

ہال اثر 1879 میں ایک امریکی طبیعیات دان ایڈون ایچ ہال نے متعارف کرایا تھا۔ یہ برقی مقناطیسی فیلڈ کی پیمائش پر مبنی ہے۔ اسے عام ہال اثر کے نام سے بھی منسوب کیا گیا ہے۔ جب موجودہ لے جانے والا موصل مقناطیسی فیلڈ کے لئے سیدھا ہوتا ہے تو ، پیدا شدہ ولٹیج موجودہ راہ کے دائیں زاویوں پر ماپا جاتا ہے۔ جہاں موجودہ بہاؤ پائپ میں بہتے مائع کے مترادف ہے۔ پہلے یہ کیمیکل نمونے کی درجہ بندی میں لاگو کیا گیا تھا۔ دوم ، اس میں لاگو تھا ہال اثر سینسر جہاں یہ مقناطیس کے ڈی سی فیلڈز کی پیمائش کرنے کے لئے استعمال ہوتا تھا ، جہاں سینسر اسٹیشنری رکھا ہوا ہے۔

ہال اثر کے اصول

ہال اثر کو موجودہ لے جانے والے کنڈکٹر میں پیدا ہونے والے وولٹیج میں فرق کی حیثیت سے بیان کیا جاتا ہے ، یہ کنڈکٹر میں برقی رو بہ عمل ہے اور موجودہ میں مقناطیسی میدان میں کھڑا ہوا ہے۔

ہال کا اثر = حوصلہ افزائی برقی فیلڈ / موجودہ کثافت * لاگو مقناطیسی فیلڈ - (1)

ہال اثر

ہال اثر کا نظریہ

الیکٹرک کرنٹ کو ایک چلانے والے میڈیم میں چارجڈ ذرات کے بہاؤ کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ چارجز جو بہہ رہے ہیں ان پر یا تو منفی چارج ہوسکتے ہیں - الیکٹرانز ‘ای- / مثبت چارج - سوراخ‘ + ’۔

مثال

لمبائی L کی باریک مرتب پلیٹ پر غور کریں اور پلیٹ کے دونوں سروں کو بیٹری سے جوڑیں۔ جہاں ایک سرے کے بیٹری کے مثبت سرے سے پلیٹ کے ایک سرے تک اور دوسرا سر بیٹری کے منفی سرے سے پلیٹ کے دوسرے سرے سے جڑا ہوا ہوتا ہے۔ اب ہم مشاہدہ کرتے ہیں کہ فی الحال منفی چارج سے پلیٹ کے مثبت سرے تک بہنا شروع ہوتا ہے۔ اس حرکت کی وجہ سے ، مقناطیسی میدان تیار ہوتا ہے۔

نظریہ-ہال اثر

لورینٹز فورس

مثال کے طور پر ، اگر ہم کنڈکٹر کے قریب مقناطیسی ننگی جگہ رکھتے ہیں تو مقناطیسی میدان چارج کیریئر کے مقناطیسی میدان کو پریشان کردے گا۔ یہ قوت جو چارج کیریئر کی سمت کو مسخ کرتی ہے اسے لورینٹز فورس کے نام سے جانا جاتا ہے۔

اس کی وجہ سے ، الیکٹران پلیٹ کے ایک سرے پر چلے جائیں گے اور پلیٹ کے دوسرے سرے پر سوراخ ہوجائیں گے۔ یہاں ہال وولٹیج کو پلیٹوں کے دونوں اطراف کے ساتھ ماپا جاتا ہے ملٹی میٹر . اس اثر کو ہال اثر کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ جہاں موجودہ دونوں پلیٹوں کے مابین ممکنہ فرق کے متناسب تناسب میں موقوف الیکٹرانوں کے لئے براہ راست متناسب ہے۔

موجودہ میں سے بڑا بڑا عیب دار الیکٹران ہے اور اسی وجہ سے ہم پلیٹوں کے درمیان زیادہ امکانی فرق کو دیکھ سکتے ہیں۔

ہال وولٹیج بجلی کے موجودہ اور اطلاق شدہ مقناطیسی فیلڈ کے لئے براہ راست متناسب ہے۔

VH = I B / q n d - (دو)

میں - سینسر میں موجودہ بہہ رہا ہے
بی - مقناطیسی میدان کی طاقت
q - چارج
n - چارج کیریئرز فی یونٹ حجم
d - سینسر کی موٹائی

ہال گتانک کا مشتق

چلو موجودہ IX موجودہ کثافت ہے ، JX مرتبہ موصل کے اصلاحی علاقے wt.

IX = JX wt = n q vx w t ---- (3)

اوہمس قانون کے مطابق ، اگر موجودہ میں اضافہ ہوتا ہے تو فیلڈ میں بھی اضافہ ہوتا ہے۔ جس کی حیثیت سے دی گئی ہے

JX = σ EX ، ---- (4)

جہاں σ = موصل میں مواد کی چالکتا۔

کنڈکٹر پر مقناطیسی بار کو صحیح زاویہ رکھنے کی مذکورہ بالا مثال پر غور کرنے پر ہم جانتے ہیں کہ اسے لورینٹز فورس کا تجربہ ہے۔ جب ایک مستحکم ریاست پہنچ جاتی ہے تو وہاں کسی بھی سمت میں چارج کی روانی نہیں ہوگی جس کی نمائندگی کی جاسکتی ہے ،

EY = Vx Bz ، ----- (5)

EY - y- سمت میں الیکٹرک فیلڈ / ہال فیلڈ

بی زیڈ - زیڈ سمت میں مقناطیسی میدان

VH = - w0w EY دن = - EY W ———- (6)

VH = - ((1 / n q) IX Bz) / t ، ———– (7)

جہاں RH = 1 / nq ———— (8)

ہال اثر کی اکائیوں: m3 / C

ہال موبلٹی

µ p یا µ n = σ n R H ———— (9)

ہال کی نقل و حرکت کی وضاحت as p یا µ n الیکٹرانوں اور سوراخوں کی وجہ سے چالکتا ہے۔

مقناطیسی بہاؤ کثافت

اس کی تعریف مقناطیسی بہاؤ کی سمت میں دائیں زاویے لے جانے والے علاقے میں مقناطیسی بہاؤ کی مقدار کے طور پر کی جاتی ہے۔

بی = وی ایچ ڈی / آر ایچ I ——– (1 0)

دھاتیں اور سیمیکمڈکٹر میں ہال کا اثر

الیکٹرک فیلڈ اور مقناطیسی فیلڈ کے مطابق انچارج کیریئرز جو درمیانے تجربے میں حرکت پذیر ہیں کیونکہ کیریئرز اور نجاست کے مابین بکھرنے کی وجہ سے ، کیریئرز اور مادے کے جوہری جو کمپن سے گزر رہے ہیں۔ لہذا ہر کیریئر بکھرتا ہے اور اپنی توانائی کھو دیتا ہے۔ جس کی نمائندگی مندرجہ ذیل مساوات سے کی جاسکتی ہے

دھاتیں اور سیمی کنڈکٹر میں ہال اثر

ایف پیچھے ہٹ گیا = - ایم وی / ٹی ، ----- ( گیارہ )

t = بکھرنے والے واقعات کے درمیان اوسط وقت

نیوٹن کے سیکنڈز قانون کے مطابق ،

ایم (ڈی وی / ڈی ٹی) = (ق (ای + وی * بی) - ایم وی) / ٹی —— (1 2)

m = کیریئر کا بڑے پیمانے پر

جب مستحکم حالت ہوتی ہے تو پیرامیٹر ’وی‘ کو نظرانداز کردیا جائے گا

اگر ’بی‘ زیڈ کوآرڈینیٹ کے ساتھ ہے تو ہم ’’ وی ‘‘ مساوات کا ایک سیٹ حاصل کرسکتے ہیں

vx = (کیوئٹی سابق) / ایم + (کیوٹ بی زیڈ وی) / م ———– (1 3)

vy = (qT Ey) / m - (qt BZ vx) / m ———— (1 4)

vz = qT Ez / m ---- (پندرہ)

ہم جانتے ہیں کہ Jx = n q vx ————— (1 6)

مندرجہ بالا مساوات کو تبدیل کرنے سے ہم اس میں ترمیم کرسکتے ہیں

جے ایکس = (σ / (1 + (ڈبلیو سی ٹی) 2)) (سابقہ ​​+ ڈبلیو سی ٹی ای) 1 (1 7)

J y = (σ * (Ey - wc t Ex) / (1 + (wc t) 2) ) ———- (1 8)

Jz = σ Ez ———— (1 9)

ہم جانتے ہیں کہ

σ n کیو 2 ٹی / ایم ---- ( بیس )

con = چالکتا

t = آرام کا وقت

اور

ڈبلیو سی کیو Bz / m ----- ( اکیس )

ڈبلیو سی = سائکلوٹرن تعدد

سائکلوٹروئن فریکوئینسی کی وضاحت کسی چارج کی گردش کی مقناطیسی فیلڈ فریکوینسی کی طرح ہوتی ہے۔ جو میدان کی طاقت ہے۔

جس کی مندرجہ ذیل صورتوں میں وضاحت کی جاسکتی ہے کہ آیا یہ مضبوط نہیں ہے اور / یا 't' مختصر ہے

کیس (i): اگر wc t<< 1

یہ فیلڈ کی کمزور حد کی نشاندہی کرتا ہے

کیس (ii): اگر wc t >> 1

یہ ایک مضبوط میدان کی نشاندہی کرتا ہے۔

فوائد

ہال اثر کے فوائد میں مندرجہ ذیل شامل ہیں۔

• آپریشن کی رفتار زیادہ ہے یعنی 100 کلو ہرٹز
• آپریشن کا لوپ
• بڑے موجودہ کی پیمائش کرنے کی صلاحیت
• یہ زیرو کی رفتار کی پیمائش کرسکتا ہے۔

نقصانات

ہال اثر کے نقصانات میں مندرجہ ذیل شامل ہیں۔

• یہ 10 سینٹی میٹر سے زیادہ موجودہ کے بہاؤ کی پیمائش نہیں کرسکتا ہے
• کیریئرز پر درجہ حرارت کا ایک بہت بڑا اثر پڑتا ہے ، جو براہ راست متناسب ہے
• یہاں تک کہ مقناطیسی میدان کی عدم موجودگی میں جب الیکٹروڈ مرکز میں ہوتے ہیں تو چھوٹی وولٹیج دیکھی جاتی ہے۔

ہال اثر کے استعمال

ہال اثر کی درخواستوں میں مندرجہ ذیل شامل ہیں۔

• مقناطیسی فیلڈ سینسر
• ضرب کے لئے استعمال کیا جاتا ہے
• براہ راست موجودہ پیمائش کے ل it ، اس میں ہال اثر ٹونگ ٹیسٹر استعمال ہوتا ہے
• ہم مرحلے کے زاویوں کی پیمائش کرسکتے ہیں
• ہم لکیری نقل مکانی کرنے والے ٹرانس ڈوسیسر کی پیمائش بھی کرسکتے ہیں
• خلائی جہاز کا تبلیغ
• بجلی کی فراہمی سینسنگ

اس طرح ہال اثر پر مبنی ہے برقی مقناطیسی اصول. یہاں ہم نے ہال گتانک ، ہات اثر اور دھاتوں میں ہال اثر بھی دیکھا ہے سیمی کنڈکٹر . یہاں ایک سوال یہ ہے کہ ، زیرو اسپیڈ آپریشن میں ہال کا اثر کس طرح لاگو ہوتا ہے؟