Efecto Hall

Si una corriente eléctrica fluye a través de un conductor situado en un campo magnético, éste campo ejerce una fuerza transversal sobre los portadores de cargas móviles, que tiende a empujarlas hacia un lado del conductor. Esto es más evidente en un conductor plano delgado como el mostrado. La acumulación de cargas en los lados del conductor, equilibrará esta influencia magnética, produciendo un voltaje medible entre los dos lados del conductor. La presencia de este voltaje transversal medible se llama efecto Hall en honor de E. H. Hall que lo descubrió en 1879.

Note que la dirección de la corriente I en el diagrama es la de la corriente convencional, de modo que el movimiento de electrones es en la dirección opuesta. Eso confunde aún mas todas las manipulaciones de la "regla de la mano derecha" que debemos realizar para obtener las direcciones de las fuerzas.

El voltaje Hall está dado por VH = IB/ned Mostrar donde n = es la densidad de los portadores de carga. e = carga de un electrón. Se puede usar el efecto Hall, para medir campos magnéticos con una sonda Hall.

Voltaje Hall para Portadores de Carga Positivas

El voltaje transversal (efecto Hall) medido en una sonda Hall tiene su origen en la fuerza magnética sobre los portadores de cargas en movimiento.

La fuerza magnética es F_m = ev_dB donde v_d es la velocidad de deriva de las cargas.

La corriente expresada en función de la velocidad de deriva es I = neAvd Mostrar donde n es la densidad de los portadores de carga. Por tanto Fm = eIB/neA

En equilibrio

Y sustituyendo da

Sonda Hall

La medida de campos magnéticos grandes, sobre el orden de un Tesla, se realiza a menudo haciendo uso del efecto Hall. Se coloca una sonda Hall de película fina en el campo magnético y se mide el voltaje transversal (del orden de microvoltios).

A veces se utiliza como sonda Hall una fina película de cobre de grosor d sobre el orden de 100 micrometros. Tomando la densidad del portador de carga como n=8.47x1028 electrones/m3 Mostrar Para I = amperios campo magnético B = Tesla y d = x10^ metros. El voltaje Hall es VH = IB/ned = = x10^ voltios.

Portadores de Carga en el Efecto Hall

El efecto Hall es un fenómeno de conducción que es diferente para portadores de cargas diferentes. En la mayoría de las aplicaciones eléctricas, se usa la corriente convencional parcialmente porque no hay diferencia en considerar que se muevan cargas positivas o negativas. Pero el voltaje Hall tiene una polaridad diferente para los portadores de cargas positivas o negativas y se ha usado para el estudio de los detalles de la conducción en los semiconductores y otros materiales que muestran una combinación de portadores de cargas positivas y negativas.

El efecto Hall se puede usar para medir la velocidad media de drenaje de los portadores de cargas, moviendo mecanicamente la sonda Hall a diferentes velocidades hasta que desaparece el voltaje Hall, mostrando entonces que los portadores de cargas no se están moviendo respecto del campo magnético. En el efecto Hall cuántico se estudian otras investigaciones sobre el comportamiento de los portadores de carga.