Calcolatore coefficiente di Hall

Il coefficiente di Hall di un conduttore è la costante di materiale con segno che trasforma una tensione di Hall misurata, lo spessore del campione, la corrente e il campo magnetico in un volume per unità di carica. Questo calcolatore accetta quattro numeri SI —tensione di Hall in volt, spessore del conduttore in metri, intensità del campo magnetico in tesla e corrente in ampere— e restituisce R_H secondo l'identità chiusa R_H uguale a V_H per t diviso per I per B, espresso in metri cubi per coulomb. Una corrente nulla è rifiutata per lo stesso motivo.

Che cosa significa il coefficiente di Hall per un conduttore percorso da corrente in un campo magnetico

Quando un conduttore percorso da corrente si trova in un campo magnetico non parallelo alla corrente, i portatori di carica subiscono una forza di Lorentz che li devia verso una delle facce del campione. La carica si accumula finché il campo elettrico di quel cumulo equilibra la forza magnetica, e la tensione misurata attraverso il campione, perpendicolare alla corrente e al campo, è la tensione di Hall V_H.

Il coefficiente di Hall R_H è definito in modo che questa tensione misurata, lo spessore t del conduttore lungo il campo, la corrente I e l'intensità di campo B si riducano a una sola proprietà del materiale: R_H uguale a V_H per t diviso per I per B, con unità SI metri cubi per coulomb. Per un solo tipo di portatore il coefficiente è anche uno su n q, quindi un R_H negativo indica elettroni come portatori maggioritari (n-type) e un R_H positivo indica lacune (p-type).

I metalli mostrano in genere coefficienti minuscoli, vicino a dieci alla meno dieci o dieci alla meno undici metri cubi per coulomb, perché la densità di portatori è enorme; i semiconduttori drogati possono essere più grandi di ordini di grandezza, ed è per questo che le misure Hall restano un cavallo di battaglia nella caratterizzazione di wafer, nel controllo delle leghe e nei kit scolastici di effetto Hall.

Questa capacità usa la forma di laboratorio a quattro numeri, non l'identità microscopica uno su n q, e non converte gauss, millimetri né millivolt per Lei. Il segno di R_H segue i segni che Lei fornisce per V_H, I e B, ed è per questo che invertire il magnete o la corrente deve invertire la tensione di Hall se le sonde sono cablate in modo coerente.

Unità, numeri di laboratorio e che cosa questo calcolatore non è

Mantenga le unità strettamente SI: converta millivolt in volt, millimetri o micrometri in metri, gauss o millitesla in tesla (un tesla vale diecimila gauss) e milliampere in ampere prima della chiamata, perché questo calcolatore non espande prefissi né simboli di unità. Un kit scolastico tipico a nastro di rame può riportare pochi microvolt di tensione di Hall a diversi ampere in una frazione di tesla, il che dà un R_H dell'ordine di dieci alla meno dieci metri cubi per coulomb con segno negativo per gli elettroni.

Una barretta di semiconduttore poco drogato può produrre millivolt di tensione di Hall a milliampere, così la stessa formula restituisce un coefficiente assai più grande il cui segno Le indica n-type versus p-type senza uno strumento a parte di densità di portatori. Il segno di R_H segue quelli di V_H, I e B: inverta il campo o la corrente e la tensione di Hall deve invertirsi; se non lo fa, controlli il cablaggio delle sonde prima di fidarsi del coefficiente.

Questa pagina serve chi cerca coefficiente di Hall, costante di Hall o R_H uguale a V_H t su I B; non è un risolutore di tensione di Hall per V_H sconosciuta, né un calcolatore di densità di portatori (sebbene n sia uno sul valore assoluto di R_H per e per un solo portatore), né uno strumento di mobilità Hall, né un convertitore da gauss a tesla. Preferisca questa capacità quando ha già V_H, t, I e B e serve solo il coefficiente in metri cubi per coulomb.