فئات: حقائق مثيرة للاهتمام, كهربائيين المبتدئين
مرات المشاهدة: 97676
تعليقات على المادة: 4
تأثير قاعة وأجهزة الاستشعار على أساس ذلك
تم اكتشاف تأثير هول في عام 1879 من قبل العالم الأمريكي إدوين هربرت هول. جوهرها هو على النحو التالي (انظر الشكل). إذا تم تمرير التيار عبر لوحة موصلة وتم توجيه مجال مغناطيسي عموديًا على اللوحة ، فسيظهر الجهد في الاتجاه مستعرضًا للتيار (واتجاه المجال المغنطيسي): Uh = (RhHlsinw) / d ، حيث يكون Rh هو معامل Hall ، الذي يعتمد على مادة الموصل ؛ H هي شدة المجال المغناطيسي ؛ أنا التيار في الموصل ؛ w هي الزاوية بين اتجاه التيار وموجه الحث المغناطيسي للمجال (إذا كانت w = 90 ° ، sinw = 1) ؛ د سماكة المادة.
نظرًا لحقيقة أن تأثير المخرجات يتم تحديده بواسطة ناتج كميتين (H و I) ، فإن مجسات Hall تستخدم على نطاق واسع. يوضح الجدول معاملات هول لمختلف المعادن والسبائك. التسميات: Т - درجة الحرارة ؛ B هو التدفق المغناطيسي ؛ Rح - معامل القاعة بوحدات m3 / C.
تستخدم مفاتيح القرب المؤثر على القاعة المستندة إلى تأثير القاعة في الخارج على نطاق واسع منذ بداية السبعينيات. مزايا هذا المحول هي الموثوقية العالية والمتانة ، والأبعاد الصغيرة ، والعيوب هي الاستهلاك المستمر للطاقة وتكلفة عالية نسبيا.
مبدأ تشغيل مولد القاعةو
يتميز مستشعر القاعة بتصميم مشقوق. يوجد أشباه الموصلات على جانب واحد من الفتحة ، حيث يتدفق التيار من خلالها عند تشغيل الإشعال ، ومن ناحية أخرى ، المغناطيس الدائم.
في المجال المغناطيسي ، تتأثر الإلكترونات المتحركة بقوة. متجه القوة عمودي على اتجاه كل من المكونات المغناطيسية والكهربائية للمجال.
إذا تم إدخال رقاقة أشباه الموصلات (على سبيل المثال ، من زرنيخيد الإنديوم أو أنتيميونيد الإنديوم) في مجال مغناطيسي من خلال الحث في تيار كهربائي ، فثمة فرق محتمل ينشأ على الجانبين ، عموديًا على اتجاه التيار. الجهد قاعة (قاعة EMF) يتناسب مع الحث المغناطيسي والمغناطيسي.
هناك فجوة بين اللوحة والمغناطيس. في فجوة المستشعر هي شاشة الصلب. عندما لا توجد شاشة في الفجوة ، يعمل الحقل المغناطيسي على لوحة أشباه الموصلات وإزالة الفرق المحتمل منها. إذا كانت هناك شاشة في الفجوة ، فإن الخطوط المغناطيسية للقوة تغلق عبر الشاشة ولا تعمل على اللوحة ، وفي هذه الحالة ، لا يحدث الفرق المحتمل على اللوحة.
تحول الدائرة المتكاملة الفرق المحتمل الناتج على اللوحة إلى نبضات جهد سالب ذات قيمة معينة عند إخراج المستشعر. عندما تكون الشاشة في فجوة المستشعر ، سيكون هناك جهد عند خرجها ؛ وإذا لم تكن هناك شاشة في فجوة المستشعر ، فإن الجهد عند خرج المستشعر يقترب من الصفر.
تأثير كسور قاعة الكم
لقد كتب الكثير عن تأثير هول ، ويستخدم هذا التأثير على نطاق واسع في التكنولوجيا ، ولكن العلماء يواصلون دراسته. في عام 1980 ، درس الفيزيائي الألماني كلاوس فون كليتزونج تشغيل تأثير هول في درجات الحرارة المنخفضة للغاية. في لوحة رقيقة من أشباه الموصلات ، غيّر فون كليتزونج تدريجيًا قوة المجال المغناطيسي ووجد أن مقاومة هول لا تتغير بسلاسة ، بل في القفزات. لم يعتمد حجم القفزة على خصائص المادة ، ولكنه كان مزيجًا من الثوابت الفيزيائية الأساسية مقسومة على عدد ثابت. اتضح أن قوانين ميكانيكا الكم غيرت بطريقة ما طبيعة تأثير هول. وقد سميت هذه الظاهرة تأثير قاعة الكم المتكاملة. لهذا الاكتشاف ، حصل von Klitzung على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1985.
بعد عامين من اكتشاف von Klitzung في مختبر Bell Telephone (المختبر الذي تم فيه فتح الترانزستور) ، درس موظفو Stormer و Tsui تأثير Hall الكمومي باستخدام عينة نظيفة بشكل استثنائي من زرنيخيد الغاليوم الكبير المصنوع في نفس المختبر.كان لدى العينة درجة عالية من النقاء لدرجة أن الإلكترونات تجاوزتها من النهاية إلى النهاية دون أن تواجه عقبات. تمت تجربة Stormer و Tsui في درجة حرارة أقل بكثير (صفر مطلقًا تقريبًا) وبمجالات مغناطيسية أقوى من تجربة von Klitzung (مليون مرة أكثر من المجال المغناطيسي للأرض).
لدهشتهم العظيمة ، وجد Stormer و Tsui قفزة في قاعة المقاومة أكبر بثلاث مرات من قفزة von Klitzung ثم اكتشفوا قفزات أكبر. كانت النتيجة هي نفس تركيبة الثوابت الفيزيائية ، ولكن لا يتم تقسيمها على عدد صحيح ، ولكن برقم كسري. يشحن الفيزيائيون الإلكترون باعتباره ثابتًا لا يمكن تقسيمه إلى أجزاء. وفي هذه التجربة ، كما كان الحال ، شاركت جزيئات ذات شحنات كسرية. كان يسمى تأثير تأثير قاعة الكم الكسرية.
بعد عام من هذا الاكتشاف ، قدم موظف في مختبر La Flin شرحًا نظريًا للتأثير. وذكر أن الجمع بين درجة حرارة منخفضة للغاية وحقل مغناطيسي قوي يؤدي الإلكترونات لتشكيل السائل الكم غير قابل للضغط. لكن الشكل الذي يستخدم رسومات الحاسوب يظهر تدفق الإلكترونات (الكرات) التي تخترق الطائرة. تمثل الخشونة في الطائرة توزيع شحنة أحد الإلكترونات في وجود مجال مغناطيسي وشحنة الإلكترونات الأخرى. إذا تمت إضافة إلكترون إلى سائل كمي ، فسيتم تشكيل كمية معينة من الجسيمات شبه مع شحنة كسور (في الشكل يظهر هذا كمجموعة من الأسهم لكل إلكترون).
في عام 1998 ، حصل هورست ستورمر ودانييل تسوي وروبرت لافلين على جائزة نوبل في الفيزياء. حاليًا ، هـ. ستورمر أستاذ في الفيزياء بجامعة كولومبيا ، و د. تسوي أستاذ بجامعة برينستون ، و ر. لافلين أستاذ بجامعة ستانفورد.
معدن (سبيكة)
تي ، درجة مئوية
ب ، ت
ص ، مي/ ك
الألومنيوم
-190
0,54
-0,22
0
0,54
-0,33
+300
0,54
-0,39
+600
0,54
-0,41
الذهب
-190
0,54
-0,715
0
0,54
-0,695
+300
0,54
-0,721
+600
0,54
-0,785
فضة
-190
0,54
-0,925
0
0,54
-0,909
+300
0,54
-0,949
+600
0,54
-1,002
نحاس
-190
0,54
-0,56
0
0,54
-0,513
+300
0,54
-0,543
+600
0,54
-0,587
حديد
+26
0,3...1,7
+5,5
الكوبالت
+ 100
0,1...1,6
+8,65
+300
0,1 ...1,6
+21,2
+460
0,1... 1,6
+89,4
+960
0,2... 1
+200
الأنتيمون مورغان
+20
0...2
+ 1200
+320
0...2
+10500
الكروم التيلوريوم
0
0-1,6
-31500
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: