हॉल प्रभाव

हॉल प्रभाव एक विद्युत सुचालक में वोल्टेज अंतर (हॉल वोल्टेज) का उत्पादन करता है जो सुचालक में विद्युत प्रवाह के लिए अनुप्रस्थ और एक प्रभावी चुंबकीय क्षेत्र के लिए धारा के लंबवत है। इसकी खोज एडविन हॉल ने 1879 में की थी।

एक अर्धचालक या धातु की प्लेट में एक शून्य या छेद में एक हॉल प्रभाव भी हो सकता है, जब धारा को उन संपर्कों के माध्यम से अंतःक्षिप्त किया जाता है जो शून्य या छेद की सीमा या किनारे पर स्थित होते हैं, और आवेशित धातु या अर्धचालक में शून्य या छेद के बाहर प्रवाहित होते है। यह हॉल प्रभाव वोल्टेज संपर्कों में लंबवत लागू चुंबकीय क्षेत्र में देखने योग्य होता है जो धारा के संपर्कों को जोड़ने वाली रेखा के दोनों ओर शून्य की सीमा पर स्थित होता है। यह सामान्य रूप से जुड़े नमूने में मानक "साधारण हॉल प्रभाव" की तुलना में स्पष्ट संकेत उत्क्रमण प्रदर्शित करता है, और यह केवल शून्य के भीतर से अंतःक्षिप्त किए गए धारा पर निर्भर करता है।

हॉल प्रभाव में सुपरपोजिशन भी महसूस किया जा सकता है: यहां पहले मानक हॉल कॉन्फ़िगरेशन की कल्पना की जाती हैं, जो बाहरी सीमा पर धारा और वोल्टेज के संपर्कों के साथ एक साधारण रूप से जुड़ा (शून्य से कम) पतली आयताकार सजातीय हॉल प्लेट के रूप में होता है और एक लंबवत चुंबकीय क्षेत्र में हॉल वोल्टेज विकसित करता है। इसके बाद, इस मानक हॉल कॉन्फ़िगरेशन के भीतर एक आयताकार शून्य या छेद रखने की कल्पना करते हैं, जैसा कि धारा और वोल्टेज संपर्कों के साथ, शून्य की आंतरिक सीमा पर ऊपर बताया गया है। सादगी के लिए, शून्य की सीमा पर धारा के संपर्कों को मानक हॉल कॉन्फ़िगरेशन में बाहरी सीमा पर धारा के संपर्कों के साथ पंक्तिबद्ध किया जाता है। इस तरह के विन्यास में, दो हॉल प्रभावों को एक ही द्विसंयुक्त उपकरण में एक साथ जोड़ दिया जाता है और इस प्रकार यह देखा जा सकता है कि बाहरी सीमा पर एक हॉल प्रभाव जो केवल बाहरी सीमा के माध्यम से धारा इंजेक्शन के समानुपाती होता है, और आंतरिक सीमा पर एक स्पष्ट रूप से उल्टे संकेत द्वारा हॉल प्रभाव को प्रर्दशित करता है यह केवल आंतरिक सीमा के माध्यम से इंजेक्ट किए गए धारा के समानुपाती होता है। प्रत्येक शून्य की सीमा पर धारा और वोल्टेज के संपर्कों के साथ, हॉल तत्व के भीतर एकाधिक रिक्तियों को रखकर एकाधिक हॉल प्रभावों का सुपरपोजिशन महसूस किया जा सकता है। हॉल गुणांक को धारा के घनत्व और प्रभावी चुंबकीय क्षेत्र के उत्पाद के लिए प्रेरित विद्युत क्षेत्र के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। यह उस सामग्री की एक विशेषता होती है जिसके द्वारा सुचालक बनाया जाता है, क्योंकि यह उस धारा का गठन करता है इसका मूल्य चार्ज वाहक के प्रकार, उसमें उपस्थित वाहकों की संख्या और गुणों पर निर्भर करता है।

स्पष्टता के लिए, मूल प्रभाव को कभी-कभी सामान्य हॉल प्रभाव कहा जाता है ताकि इसे अन्य "हॉल प्रभाव" से अलग किया जा सके। जिसमें अतिरिक्त भौतिक तंत्र हो सकते हैं, लेकिन इन मूल बातों पर निर्मित होते हैं।

डिस्कवरी
विद्युत चुम्कत्व के आधुनिक सिद्धांत को जेम्स क्लर्क मैक्सवेल द्वारा बल की भौतिक रेखाओं को कागज पर व्यवस्थित किया गया था, जो 1861 और 1862 के बीच चार भागों में प्रकाशित किया गया। जबकि मैक्सवेल के पेपर ने  विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के लिए एक ठोस गणितीय आधार स्थापित किया था, सिद्धांत के विस्तृत तंत्र होते थे जिसका आज भी पता लगाया जा रहा है। ऐसा ही एक सवाल चुम्बक और विद्युत धारा के बीच होने वाले आदान-प्रदान के विवरण में भी दिया हुआ था, जिसमें कुछ बाते शामिल है जैसे कि क्या चुंबकीय क्षेत्र सुचालकों या विद्युत धारा के साथ आदान प्रदान करते हैं।1879 में एडविन हॉल इस बातचीत की खोज कर रहे थे, और उन्होंने हॉल प्रभाव की खोज की, जब वह  बाल्टीमोर,  मैरीलैंड में जॉन्स हॉपकिंस विश्वविद्यालय में डॉक्टरेट की डिग्री पर काम कर रहे थे।  इलेक्ट्रॉन की खोज करने से अठारह साल पहले, उनके द्वारा उपयोग किए गए उपकरण में उत्पादित छोटे प्रभाव के उनके माप एक प्रायोगिक विक्ट थे: टूर डी फोर्स, जिसे विद्युत धाराओं पर चुंबक के द्वारा की गई नई गतिविधि के रूप में प्रकाशित किया गया था।

सिद्धांत
हॉल प्रभाव एक सुचालक में धारा की प्रकृति के कारण होता है। धारा में कई छोटे आवेश वाहक, सामान्यतः इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉन होल, आयन ( इलेक्ट्रोमाइग्रेशन देखें) या तीनों की गति होती है। जब एक चुंबकीय क्षेत्र प्रभावित होता है, तो ये आवेश एक बल का अनुभव करते हैं, जिसे  लोरेंत्ज़ फोर्स कहा जाता है। जब ऐसा चुंबकीय क्षेत्र अनुपस्थित होता है, तो आरोपित अशुद्धियों, फोनन, आदि के साथ टकराव होने पर ये सीधे पथ पर गमन करते हैं, चूंकि, जब एक लंबवत घटक के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र लागू होता है, तब इस स्थिति में यह अन्य तरह से समान और विपरीत आरोपों को प्रर्दशित करता है, जहां मोबाइल शुल्क की कमी होती है। परिणामस्वरूप हॉल तत्व में आवेश घनत्व का एक असममित वितरण पाया जाता है, जो एक बल से उत्पन्न होता है जो सीधे पथ और प्रभावित चुंबकीय क्षेत्र  फ़ोनन के लंबवत होता है। आवेश का पृथक्करण होने से एक विद्युत क्षेत्र स्थापित होता है जो आगे के आवेश के प्रवास का विरोध करता है, इसलिए जब तक आवेश का बहाव हो रहा है, तब तक एक स्थिर विद्युत क्षमता स्थापित की जाती है।

शास्त्रीय विद्युत चुम्बकीयता में इलेक्ट्रॉन बहने वाली धारा $I$ (इलेक्ट्रिक करंट द्वारा, कन्वेंशन करंट एक सैद्धांतिक छेद प्रवाह का वर्णन करता है) की विपरीत दिशा में चलता हैं। कुछ धातुओं और अर्धचालकों में यह प्रतीत होता है कि छेद वास्तव में बह रहे हैं क्योंकि वोल्टेज की दिशा नीचे व्युत्पत्ति के विपरीत है।

एक साधारण धातु के लिए जहां केवल एक प्रकार के आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉनों) होते हैं, हॉल वोल्टेज $ξ_{y}$ लोरेंत्ज़ बल का उपयोग करके यह देखा जाता है कि स्थिर होने पर, $V_{H}$-एक्सिस दिशा त्रुटियों की ओर नहीं चल रहे हैं। इस प्रकार, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन पर $V_{H}$-आवेशों के निर्माण के कारण विद्युत बल, चुंबकीय बल $ξ_{y}$-एक्सिस दिशा को खत्म कर देता है। $V_{H}$ शब्द वर्तमान का बहाव वेग है जिसे इस बिंदु पर कन्वेंशन द्वारा छेद माना जाता है। वह $y$ शब्द नकारात्मक है $y$ दाहिने हाथ के नियम द्वारा -एक्सिस दिशा को प्रदर्शित करता है।$$\mathbf{F} = q\bigl(\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B}\bigl)$$स्थिर अवस्था में, $y$ होने पर $v_{x}$, जहाँ $v_{x}B_{z}$ की दिशा में इसे सौंपा गया है $y$-एक्सिस, (और प्रेरित विद्युत क्षेत्र के तीर के साथ नहीं $F = 0$ के रूप में छवि में (में इंगित करें) $0 = E_{y} − v_{x}B_{z}$ दिशा), जो आपको बताती है कि इलेक्ट्रॉनों के कारण होने वाला क्षेत्र कहां इशारा कर रहा है)।

तारों में, छेद के स्थान पर इलेक्ट्रॉन प्रवाहित होते हैं, इसलिए $E_{y}$ तथा $y$।भी $ξ_{y}$इन परिवर्तनों को प्रतिस्थापित कर देता है$$V_\mathrm{H}= v_x B_z w$$पारंपरिक छेद में प्रवाहित धारा इलेक्ट्रॉन की नकारात्मक दिशा में होती है और विद्युत आवेश के नकारात्मक $−y$  मान देता है जहाँ पे $v_{x} → −v_{x}$ आवेश वाहक घनत्व है, $q → −q$ क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है, और $E_{y} = −V_{H}⁄w$ प्रत्येक इलेक्ट्रॉन का प्रभार है। $$w$$ के लिए इसे हल करने और उपरोक्त में प्लगिंग हॉल वोल्टेज देता है:

$$V_\mathrm{H} = \frac{I_x B_z}{n t e}$$ यदि चार्ज बिल्ड अप सकारात्मक हो (जैसा कि कुछ धातुओं और अर्धचालकों में दिखाई देता है), एसी स्थिति में $I_{x} = ntw(−v_{x})(−e)$ छवि में नकारात्मक (सकारात्मक चार्ज बाईं ओर बनाया गया होगा) होगा।

इसे हॉल गुणांक के रूप में परिभाषित किया गया है$$R_\mathrm{H} = \frac{E_y}{j_x B_z}$$ या$$\mathbf{E} = -R_\mathrm{H}(\mathbf{J}_c \times \mathbf{B})$$जहाँ पर $j$ वाहक इलेक्ट्रॉनों का  धारा घनत्व है, और $n$ प्रेरित विद्युत क्षेत्र है। एसआई इकाइयों में इसका मान कुछ इस प्रकार होगा- $$R_\mathrm{H} =\frac{E_y}{j_x B}= \frac{V_\mathrm{H} t}{IB}=\frac{1}{ne}.$$ $tw$ की इकाइयाँ में सामान्यतः एम के रूप में इसे 3/c, या ω · cm/Gauss (Unit), या अन्य वेरिएंट) के रूप में व्यक्त किया जाता हैं। परिणामस्वरूप, हॉल प्रभाव वाहक घनत्व या चुंबकीय क्षेत्र को मापने के लिए एक साधन के रूप में बहुत उपयोगी है।

हॉल प्रभाव की एक अत्यंत महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि यह एक दिशा में गतिमान धन आवेशों और विपरीत दिशा में गति करने वाले ऋणात्मक आवेशों के बीच अंतर करता है। ऊपर दिए गए आरेख में, एक ऋणात्मक आवेश वाहक (इलेक्ट्रॉन) के साथ हॉल प्रभाव प्रस्तुत किया गया है। लेकिन एक ही चुंबकीय क्षेत्र पर विचार करें और विद्युत धारा को यहाँ पर प्रवाहित किया जाता है लेकिन धारा को एक सकारात्मक कण द्वारा हॉल प्रभाव वाले उपकरण के अंदर ले जाया जाता है। कण को ​​निश्चित रूप से इलेक्ट्रॉन की विपरीत दिशा में आगे बढ़ना होगा जिससे धारा वही रहे जो आरेख में नीचे है, न कि इलेक्ट्रॉन की तरह ऊपर और इस प्रकार, स्मरक रूप से बोलते हुए, लोरेंत्ज़ बल नियमानुसार आपका अंगूठा, जो धारा का प्रतिनिधित्व करता है, और यह पहले की तरह उसी दिशा की ओर इंगित कर रहा होगा, क्योंकि धारा वही है जो ऊपर जा रहा इलेक्ट्रॉन पर प्रभावित है और जो धनात्मक आवेश नीचे जा रहा है और उंगलियों (चुंबकीय क्षेत्र) के समान होने के कारण दिखाई दे रहे हैं, यहाँ महत्वपूर्ण बात यह है कि आवेश वाहक आरेख में बाईं ओर विक्षेपित हो जाता है, चाहे वह सकारात्मक हो या नकारात्मक लेकिन अगर सकारात्मक वाहक बाईं ओर विक्षेपित होते हैं, तब बाईं ओर अपेक्षाकृत सकारात्मक वोल्टेज का निर्माण करेंगे जबकि यदि ऋणात्मक वाहक (अर्थात् इलेक्ट्रॉन) हैं, तो वे बाईं ओर एक ऋणात्मक वोल्टेज बनाते हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। इस प्रकार समान धारा और चुंबकीय क्षेत्र के लिए, हॉल वोल्टेज की ध्रुवता सुचालक की आंतरिक प्रकृति पर निर्भर करती है और इसकी आंतरिक कार्यप्रणाली को स्पष्ट करना उपयोगी है।

हॉल प्रभाव की इस संपत्ति ने पहला वास्तविक सबूत पेश किया कि अधिकांश धातुओं में विद्युत धाराएं इलेक्ट्रॉनों द्वारा चलती हैं, प्रोटॉन द्वारा नहीं। इससे यह भी पता चला कि कुछ पदार्थों (विशेषकर p प्रकार के अर्धचालक) में, धारा नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों के बजाय सकारात्मक "छेद" के रूप में चलती है जो कि इसके विपरीत अधिक उपयुक्त है। ऐसी सामग्रियों में हॉल प्रभाव के साथ भ्रम का एक सामान्य स्रोत यह है कि एक तरफ से घूमने वाले छेद वास्तव में विपरीत दिशा में चलने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए हॉल वोल्टेज ध्रुवीयता वही होगी जैसे कि अधिकांश धातुओं और एन-प्रकार अर्धचालकों में इलेक्ट्रॉन चार्ज वाहक के रूप में होती थी। फिर भी हम हॉल वोल्टेज की विपरीत ध्रुवता का निरीक्षण करते हैं, जो सकारात्मक चार्ज वाहक को दर्शाता है। चूंकि, निश्चित रूप से पी-टाइप अर्धचालक में आवेशित करने वाले वास्तविक पॉजिट्रॉन या अन्य सकारात्मक प्राथमिक कण नहीं हैं, इसलिए इसका नाम "होल" है। उसी तरह जैसे कांच में प्रकाश की अति सरलीकृत तस्वीर, जैसे कि फोटॉन को अवशोषित किया जा रहा है और अपवर्तन की व्याख्या करने के लिए फिर से उत्सर्जित किया जा रहा है, करीब से जांच करने पर यह टूट जाता है, इस स्पष्ट अंतर्विरोध को भी अर्ध-कण के आधुनिक क्वांटम यांत्रिक सिद्धांत द्वारा ही हल किया जा सकता है जहां वास्तविक भौतिक अर्थों में कई कणों की सामूहिक मात्राबद्ध गति को अपने आप में एक कण माना जा सकता है (यद्यपि प्राथमिक नहीं)।

असंबंधित रूप से, प्रवाहकीय नमूने में अमानवीयता के परिणामस्वरूप हॉल प्रभाव का एक नकली संकेत हो सकता है, इलेक्ट्रोड के आदर्श वैन डेर पॉव विन्यास में भी। उदाहरण के लिए, सकारात्मक वाहकों के अनुरूप हॉल प्रभाव स्पष्ट रूप से n-प्रकार के अर्धचालकों में देखा गया था। एकसमान सामग्री में विरूपण साक्ष्य का एक अन्य स्रोत होता है जब नमूने का पक्षानुपात पर्याप्त लंबा न हो: पूर्ण हॉल वोल्टेज केवल वर्तमान शुरू करने वाले संपर्कों से बहुत दूर विकसित होता है, चूंकि संपर्कों में अनुप्रस्थ वोल्टेज शून्य से छोटा होता है।

हॉल प्रभाव अर्धचालक में
जब एक धारावाही अर्धचालक को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, अर्धचालक के आवेश वाहक चुंबकीय क्षेत्र और धारा दोनों के लंबवत दिशा में एक बल का अनुभव करते हैं। संतुलन पर, अर्धचालक किनारों पर एक वोल्टेज दिखाई देता है।

ऊपर दिए गए हॉल गुणांक का सरल सूत्र आमतौर पर एक अच्छी व्याख्या है जब एकल आवेश वाहक द्वारा चालन का प्रभुत्व होता है। हालांकि, अर्धचालक और कई धातुओं में सिद्धांत अधिक जटिल है, क्योंकि इन सामग्रियों में चालन में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों दोनों से महत्वपूर्ण, एक साथ योगदान शामिल हो सकता है, जो अलग-अलग सांद्रता में मौजूद हो सकता है और अलग-अलग इलेक्ट्रॉन गतिशीलता हो सकती है। मध्यम चुंबकीय क्षेत्र के लिए हॉल गुणांक है। $$R_\mathrm{H}=\frac{p\mu_\mathrm{h}^2 - n\mu_\mathrm{e}^2}{e(p\mu_\mathrm{h} + n\mu_\mathrm{e})^2}$$या समकक्ष रूप से $$R_\mathrm{H}=\frac{p-nb^2}{e(p+nb)^2}$$ साथ में $$b=\frac{\mu_\mathrm{e}}{\mu_\mathrm{h}}.$$ यहां $−e$ इलेक्ट्रॉन एकाग्रता है, $V_{H}$ छेद एकाग्रता, $E_{y}$ इलेक्ट्रॉन गतिशीलता, $R_{H}$ छेद गतिशीलता और $n$ प्राथमिक आवेश है।

बड़े प्रभावित क्षेत्रों में एकल वाहक प्रकार के लिए यह एक सरल अभिव्यक्ति के अनुरूप है।

स्टार गठन के साथ संबंध
हालांकि यह सर्वविदित है कि चुंबकीय क्षेत्र स्टार गठन, अनुसंधान मॉडल में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं  यह इंगित करता हैं कि हॉल प्रसार गंभीर रूप से गुरुत्वाकर्षण पतन की गतिशीलता को प्रभावित करता है जो प्रोटोस्टार बनाता है।

क्वांटम हॉल प्रभाव
एक दो-आयामी इलेक्ट्रॉन प्रणाली के लिए जो एक MOSFET द्वारा उत्पादित किया जाता है, बड़े चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति और कम  तापमान की उपस्थिति में, क्वांटम हॉल प्रभाव का निरीक्षण करता है, जिसमें हॉल  विद्युत चालकता में $σ$  क्वांटम हॉल संक्रमण से प्रवाहित होता है, जो कि मात्रात्मक मूल्यों पर ले जाता है।

स्पिन हॉल प्रभाव
स्पिन हॉल प्रभाव में धारा को प्रवाहित करने वाले नमूने की पार्श्व सीमाओं पर स्पिन संचय होता है। इस प्रकार दोनों अर्धचालक और धातुओं में, क्रायोजेनिक के साथ -साथ कमरे के तापमान पर भी किसी चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता नहीं होती हैं। 1971 में मिखाइल डायकोनोव और वी आई पेरेल द्वारा यह भविष्यवाणी की गई थी और 30 साल से अधिक समय बाद प्रयोगात्मक रूप से देखा गया था।

क्वांटम स्पिन हॉल प्रभाव
पारा टेलुराइड के लिए मजबूत स्पिन-कक्ष कपलिंग के साथ दो आयामी क्वांटम कुओं के लिए, शून्य चुंबकीय क्षेत्र में, कम तापमान पर, क्वांटम स्पिन हॉल प्रभाव 2007 में देखा गया है।

विषम हॉल प्रभाव
फेरोमैग्नेटिज़्म सामग्री (और एक चुंबकीय क्षेत्र में सर्वसंगतिवाद सामग्री) में, हॉल प्रतिरोधकता में एक अतिरिक्त योगदान शामिल है, जिसे विसंगति हॉल प्रभाव (या असाधारण हॉल प्रभाव) के रूप में जाना जाता है, जो सीधे सामग्री के चुंबकत्व पर निर्भर करता है, और यह सामान्यतः साधारण हॉल प्रभाव से बहुत बड़ा होता है।(ध्यान दें कि यह प्रभाव कुल चुंबकीय क्षेत्र में चुंबकत्व के योगदान के कारण नहीं  है।) उदाहरण के लिए, निकेल में, विसंगतिपूर्ण हॉल गुणांक क्यूरी तापमान के पास साधारण हॉल गुणांक की तुलना में लगभग 100 गुना बड़ा होता है,लेकिन यह दोनों बहुत कम तापमान पर समान होते हैं। यद्यपि यह एक अच्छी तरह से प्रमाणित एक प्रकार की घटना है, फिर भी विभिन्न सामग्रियों में इसकी उत्पत्ति के बारे में वार्तालाभ होता रहता है। स्पिन (भौतिकी) के कारण, चार्ज वाहक के निर्भरता (भौतिकी) के कारण एक बाहरी (विकार-संबंधी) प्रभाव या तो एक बाहरी हॉल प्रभाव हो सकता है, या एक आंतरिक प्रभाव जो क्रिस्टल गति में ज्यामितीय चरण प्रभाव के संदर्भ में वर्णित किया जा सकता है ($p$-अंतरिक्ष)।

आयनित गैसों में हॉल प्रभाव
आयनित गैस (प्लाज्मा) में हॉल प्रभाव ठोस पदार्थों में हॉल प्रभाव से काफी भिन्न होता है (जहां हॉल पैरामीटर हमेशा एकता से बहुत कम होता है)। प्लाज्मा में, हॉल पैरामीटर कोई भी मान ले सकता है। हॉल पैरामीटर, β, एक प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉन जाइरोफ्रीक्वेंसी, e, और इलेक्ट्रॉन भारी कण टक्कर आवृत्ति के बीच का अनुपात है, $ν$:$$\beta=\frac {\Omega_\mathrm{e}}{\nu}=\frac {eB}{m_\mathrm{e}\nu}$$जहाँ पे
 * $μ_{e}$ प्राथमिक चार्ज है (लगभग) $0 C$)
 * $μ_{h}$ चुंबकीय क्षेत्र है ( टेस्ला (इकाई) में)
 * $e$ इलेक्ट्रॉन है (लगभग) $0 kg$)।

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के साथ हॉल पैरामीटर का मान बढ़ता है।

भौतिक रूप से, इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र लोरेंट्ज़ बल द्वारा घुमावदार होते हैं। फिर भी, जब हॉल पैरामीटर कम होता है, तो भारी कणों ( तटस्थ कण या आयन) के साथ दो मुठभेड़ों के बीच उनकी गति लगभग रैखिक होती है। लेकिन अगर हॉल पैरामीटर अधिक होता है, तब इलेक्ट्रॉन आंदोलन अत्यधिक घुमावदार होते हैं। धारा के घनत्व वेक्टर $k$ अब विद्युत क्षेत्र वेक्टर $e$ के साथ कोलेनियर नहीं है। दो वैक्टर $B$ तथा $m_{e}$ हॉल कोण $θ$ बनाते हैं, जो हॉल पैरामीटर भी देता है:$$\beta = \tan(\theta).$$

अनुप्रयोग
हॉल जांच सामान्यतः चुंबकमापी के रूप में उपयोग की जाती हैं, अर्थात् चुंबकीय क्षेत्रों को मापने के लिए, या  चुंबकीय प्रवाह रिसाव के सिद्धांतों का उपयोग करके सामग्री (जैसे ट्यूबिंग या पाइपलाइनों) का निरीक्षण करते हैं।

हॉल प्रभाव उपकरण बहुत कम सिग्नल स्तर का उत्पादन करते हैं और इस प्रकार इसमें प्रवर्धन की आवश्यकता होती है। प्रयोगशाला उपकरणों के लिए उपयुक्त रहते हुए, 20 वीं शताब्दी की पहली छमाही में उपलब्ध वेक्यूम - ट्यूब प्रवर्धक (एम्पलीफायर) को प्रतिदिन के अनुप्रयोगों के लिए बहुत महंगा, बिजली खपत और अविश्वसनीय था। यह केवल कम लागत वाले एकीकृत परिपथ के विकास के साथ था, चूंकि हॉल प्रभाव सेंसर बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त हो गया। इस कारण कई उपकरण अब हॉल प्रभाव सेंसर के रूप में बेचे गए, वास्तव में दोनों एक प्रकार से सेंसर होते हैं जैसा कि ऊपर वर्णित है और एक ही पैकेज में एक उच्च लाभ एकीकृत परिपथ (आईसी) प्रवर्धक होता है। हाल के अग्रिमों ने एक पैकेज में एक  एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण और आईसी (IC) (इंटर-एकीकृत परिपथ संचार प्रोटोकॉल) को एक  माइक्रोकंट्रोलर के इनपुट/आउटपुट पोर्ट से सीधे जोड़ा जाता है।

अन्य तरीकों से लाभ
हॉल प्रभाव उपकरण (जब उचित रूप से पैक किए गए) धूल, गंदगी, कीचड़ और पानी के लिए प्रतिरक्षक हैं। ये विशेषताएं ऑप्टिकल और विद्युत यांत्रिकी सेंसिंग जैसे वैकल्पिक साधनों की तुलना में स्थिति संवेदन के लिए हॉल प्रभाव उपकरणों को बेहतर बनाती हैं। जब इलेक्ट्रॉन एक सुचालक के माध्यम से प्रवाहित होता हैं, तो एक चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन होता है। इस प्रकार, एक गैर-संपर्क धारा द्वारा सेंसर बनाना संभव है। इस उपकरण में तीन टर्मिनल हैं।

एक सेंसर वोल्टेज को दो टर्मिनलों में लागू किया जाता है और तीसरा धारा में संवेदी होने के लिए एक वोल्टेज आनुपातिक प्रदान करता है। इसके कई फायदे होते हैं, कोई अतिरिक्त प्रतिरोध (एक शंट (विद्युत), सबसे आम धारा संवेदन विधि के लिए आवश्यक) को प्राथमिक परिपथ में डाला जाना चाहिए। इसके अलावा, संवेदी होने वाली लाइन पर मौजूद वोल्टेज को सेंसर को प्रेषित नहीं किया जाता है, जो उपकरण को मापने की सुरक्षा को बढ़ाता है।

अन्य तरीकों की तुलना में नुकसान
परिवेश से चुंबकीय प्रवाह (जैसे अन्य तारों) कम हो सकता है या क्षेत्र को बढ़ा भी सकता है हॉल जांच का पता लगाने का अर्थ परिणामों को गलत तरीके से प्रस्तुत करना होता है।

एक विद्युत चुम्बकीय प्रणाली के भीतर यांत्रिक पदों को मापने के तरीका जैसे कि ब्रशलेस प्रत्यक्ष वर्तमान मोटर, (1) हॉल प्रभाव, (2) ऑप्टिकल स्थिति एनकोडर (जैसे, निरपेक्ष और वृद्धिशील एनकोडर ) और (3) राशि को आगे बढ़ाकर वोल्टेज शामिल करें, एक ट्रांसफार्मर में डाला गया धातु कोर जब हॉल की तुलना फोटो-संवेदनशील तरीकों से की जाती है, तो हॉल के साथ पूर्ण स्थिति प्राप्त करना कठिन होता है। हॉल का पता लगाने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति भी संवेदनशील है।

समकालीन अनुप्रयोग
हॉल प्रभाव सेंसर कई अलग-अलग निर्माताओं से आसानी से उपलब्ध हैं और इसका उपयोग विभिन्न सेंसर में किया जा सकता है जैसे कि घूर्णन गति सेंसर (साइकिल का पहिया, गियर-टीथ, स्वाचालित स्पीडोमीटर, इलेक्ट्रॉनिक ज्वलन प्रणाली), द्रव दाबानुकूलित संवेदक,  वर्तमान सेंसर और दबावसेंसर। सामान्य अनुप्रयोग मुख्यतः वहाँ पाए जाते हैं जहां एक मजबूत और संपर्क रहित स्विच या पोटेंशियोमीटर की आवश्यकता होती है। इनमें शामिल हैं: इलेक्ट्रिक  एयरसॉफ़्ट गन, इलेक्ट्रोपन्यूमैटिक  पेंटबॉल मार्कर ट्रिगर, गो-कार्ट गति नियंत्रक, स्मार्ट फोन और कुछ वैश्विक स्थिति निर्धारण प्रणाली।

फेराइट टोरॉइड हॉल प्रभाव धारा पारक्रमित्र
हॉल सेंसर पृथ्वी सहित आसानी से चुंबकीय क्षेत्रों का पता लगा सकते हैं, इसलिए वे इलेक्ट्रॉनिक कम्पास के रूप में अच्छी तरह से काम करते हैं: लेकिन इसका मतलब यह भी है कि इस तरह के क्षेत्र छोटे चुंबकीय क्षेत्रों के सटीक माप में बाधा डाल सकते हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, हॉल सेंसर सामान्यतः किसी तरह के चुंबकीय परिरक्षण के साथ एकीकृत होते हैं। उदाहरण के लिए, एक फेराइट रिंग में एकीकृत एक हॉल सेंसर (जैसा कि दिखाया गया है) 100 या बेहतर कारक द्वारा इन क्षेत्रों का पता लगाने में कमी कर सकता है (जैसा कि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र रिंग में रद्द करते हैं, कोई अवशिष्ट चुंबकीय प्रवाह नहीं देता है)। यह विन्यास सिग्नल-टू-शोर अनुपात में सुधार और 20 गुना से अधिक के बहाव प्रभाव में एक नग्न हॉल उपकरण में भी सुधार प्रदान करता है।

किसी दिए गए फीडथ्रू सेंसर की सीमा को उपयुक्त वायरिंग द्वारा ऊपर और नीचे की ओर बढ़ाया जा सकता है। सीमा को निचली धाराओं तक बढ़ाने के लिए, धारा प्रवाहित करने वाले तार के कई मोड़ उद्घाटन के माध्यम से किए जा सकते हैं, प्रत्येक मोड़ सेंसर आउटपुट को समान मात्रा में जोड़ते हैं, जब सेंसर एक मुद्रित सर्किट बोर्ड पर स्थापित किया जाता है, तो बोर्ड पर एक स्टेपल द्वारा इसे मोड़ा जा सकता है। रेंज को उच्च धाराओं तक बढ़ाने के लिए, एक धारा विभक्तिकरण का उपयोग किया जा सकता है। डिवाइडर अलग -अलग चौड़ाई और पतले तार के दो तारों में धरती को विभाजित करता है, कुल धारा का एक छोटा अनुपात ले जाता है, जो कि सेंसर से गुजरता है।



स्प्लिट रिंग क्लैंप-ऑन सेंसर
रिंग सेंसर पर एक भिन्नता एक धारा क्लैंप हॉल प्रभाव का उपयोग करती है जो कि अस्थायी परीक्षण उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले उपकरण को सक्षम करने वाली लाइन पर क्लैंप करती है। यदि एक स्थायी स्थापना में इसे उपयोग किया जाता है, तो एक विभाजित सेंसर विद्युत प्रवाह को मौजूदा परिपथ को नष्ट किए बिना परीक्षण करने की अनुमति देता है।

एनालॉग गुणन
आउटपुट प्रभावी चुंबकीय क्षेत्र और प्रभावी सेंसर वोल्टेज दोनों के लिए आनुपातिक है। यदि चुंबकीय क्षेत्र को एक सोलनॉइड द्वारा लागू किया जाता है, तो सेंसर आउटपुट सोलनॉइड और सेंसर वोल्टेज के माध्यम से धारा के उत्पाद के लिए आनुपातिक होता है। जैसा कि गणना की आवश्यकता वाले अधिकांश एप्लिकेशन अब छोटे कंम्प्यूटर द्वारा किए जाते हैं, शेष उपयोगी एप्लिकेशन पावर सेंसिंग में है, जो एक हॉल प्रभाव उपकरण में वोल्टेज सेंसिंग के साथ धारा सेंसिंग को जोड़ती है।

पावर माप
एक लोड को प्रदान की गई धारा को संवेदन करके और उपकरण के लागू वोल्टेज को सेंसर वोल्टेज के रूप में उपयोग करके एक उपकरण द्वारा विघटित शक्ति को निर्धारित करना संभव है।

स्थिति और गति संवेदन
मोशन सेंसिंग और मोशन लिमिट स्विच में उपयोग किए जाने वाले हॉल प्रभाव उपकरण उच्च वातावरण में बढ़ी हुई विश्वसनीयता की पेशकश कर सकते हैं। चूंकि सेंसर या चुंबक के भीतर कोई सक्रीय भाग शामिल नहीं हैं, इसलिए पारंपरिक वैद्युतयांत्रिक स्विच की तुलना में विशिष्ट जीवन प्रत्याशा में सुधार किया जाता है। इसके अतिरिक्त, सेंसर और चुंबक को एक उपयुक्त सुरक्षात्मक सामग्री में शामिल किया जा सकता है। इस एप्लिकेशन का उपयोग ब्रशलेस डीसी इलेक्ट्रिक मोटर में किया जाता है।

हॉल प्रभाव सेंसर, यांत्रिक गेज से चिपका होता है, जिसमें चुंबकित संकेतक सुइया होती है, यांत्रिक संकेतक सुई की भौतिक स्थिति या अभिविन्यास को एक विद्युत संकेत में अनुवाद कर सकता है जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक संकेतक, नियंत्रण या संचार उपकरणों द्वारा किया जा सकता है।

मोटर वाहन प्रज्वलन और ईंधन अन्तःक्षेपण
आमतौर पर अन्तःक्षेपण समय के साथ साथ वितरकों में उपयोग किया जाता है (और कुछ प्रकार के क्रैंक में- और अन्तःक्षेपण पल्स टाइमिंग, गति सेंसिंग, आदि के लिए कैंषफ़्ट-पोजिशन सेंसर) हॉल प्रभाव सेंसर का उपयोग पहले के स्वचालन में इस्तेमाल किए जाने वाले यांत्रिक ब्रेकर पॉइंट्स के लिए प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन के रूप में प्रयोग किये जाते हैं। विभिन्न वितरक प्रकारों में एक अन्तःक्षेपण टाइमिंग उपकरण के रूप में इसका उपयोग इस प्रकार है: एक स्थिर स्थायी चुंबक और अर्धचालक हॉल प्रभाव चिप एक दूसरे के बगल में एक हवाई अंतराल द्वारा अलग किए गए एक दूसरे के बगल में लगाई जाती है, जिससे हॉल प्रभाव सेंसर बनता है। खिड़कियों और/या टैब से युक्त एक धातु रोटर को एक शाफ्ट पर रखा जाता है और व्यवस्थित किया जाता है जिससे शाफ्ट रोटेशन के दौरान, खिड़कियां और/या टैब स्थायी चुंबक और अर्धचालक हॉल चिप के बीच हवा के अंतर से गुजरते है। यह प्रभावी रूप से हॉल चिप को स्थायी चुंबक के क्षेत्र में ढालता है और बताता है कि क्या एक टैब या विंडो हॉल सेंसर से गुजर रही है। अन्तःक्षेपण टाइमिंग उद्देश्यों के लिए, धात्विक रोटर में कई समान-आकार के टैब और/या विंडोज होंगे जो इंजन सिलेंडर की संख्या से मेल खाते हैं (1 सिलेंडर टैब हमेशा इंजन नियंत्रक इकाई द्वारा विवेकाधीन के लिए अद्वितीय होगा)। यह एक समान वर्ग तरंग उत्पादन का उत्पादन करता है क्योंकि ऑन/ऑफ (परिरक्षण और एक्सपोज़र) समय समान है। इस सिग्नल का उपयोग इंजन कंप्यूटर या ईसीयू द्वारा अन्तःक्षेपण टाइमिंग को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। कई स्वचालित हॉल प्रभाव सेंसर में एक खुले संग्रहकर्त्ता और ग्राउंडेड एमिटर के साथ एक अंतर्निहित आंतरिक एनपीएन ट्रांजिस्टर होता है, जिसका अर्थ है कि हॉल सेंसर सिग्नल आउटपुट वायर में उत्पन्न होने वाले वोल्टेज की जगह पर ट्रांजिस्टर को चालू कर देता है, जो एक परिपथ को सिग्नल आउटपुट वायर द्वारा जमीन प्रदान करता है।

व्हील रोटेशन सेंसिंग
व्हील रोटेशन का संवेदन विशेष रूप से लॉक - रोधी ब्रेकिंग प्रणाली में उपयोगी है। इस तरह की प्रणालियों के सिद्धांतों को एंटी-स्किड कार्यों से अधिक पेशकश करने के लिए बढ़ाया और परिष्कृत किया जाता है, जो अब विस्तारित वाहन  ऑटोमोबाइल हैंडलिंग संवर्द्धन द्वारा प्रदान करता है।

इलेक्ट्रिक मोटर नियंत्रण
कुछ प्रकार के ब्रशलेस डीसी विद्युत मोटर्स रोटर की स्थिति का पता लगाने के लिए हॉल प्रभाव सेंसर का उपयोग करते हैं और उस जानकारी को मोटर नियंत्रक को खिलाते हैं। यह अधिक सटीक मोटर नियंत्रण के लिए अनुमति देता है।

औद्योगिक अनुप्रयोग
हॉल प्रभाव सेंसिंग के लिए एप्लिकेशन भी औद्योगिक अनुप्रयोगों में विस्तारित हो गए हैं, जो अब हाइडल इफेक्ट जॉयस्टिक औद्योगिक अनुप्रयोगों का उपयोग हाइड्रोलिक वाल्व को नियंत्रित करने के लिए करते हैं, जो पारंपरिक यांत्रिक लीवर को संपर्क रहित सेंसिंग के साथ बदलते हैं। इस तरह के अनुप्रयोगों में खनन ट्रक, बैकहो लोडर, क्रेन, डिगर्स, कैंची लिफ्ट, आदि शामिल हैं।

अंतरिक्ष यान प्रोपल्शन
एक हॉल-इफेक्ट थ्रस्टर (HET) एक ऐसा उपकरण है जिसका उपयोग कुछ अंतरिक्ष यान को प्रेरित करने के लिए किया जाता है, जब यह कक्षा में या अंतरिक्ष में बाहर निकल जाता है। एचईटी में,  परमाणु  आयनीकरण होते हैं और एक विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होते हैं। थ्रस्टर पर चुम्बक द्वारा स्थापित एक रेडियल चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग इलेक्ट्रॉनों को रोकने के लिए किया जाता है जो तब हॉल प्रभाव के कारण एक विद्युत क्षेत्र  की परिक्रमा करता है और इस प्रकार यह एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। थ्रस्टर के अंत के बीच एक बड़ी क्षमता स्थापित की जाती है जहां तटस्थ प्रणोदक को खिलाया जाता है, और वह हिस्सा जहां इलेक्ट्रॉनों का उत्पादन किया जाता है, इसलिए, चुंबकीय क्षेत्र में फंसे इलेक्ट्रॉन कम क्षमता तक नहीं गिर सकते। वे इस प्रकार बेहद ऊर्जावान होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे तटस्थ परमाणुओं को आयनित कर सकते हैं। तटस्थ प्रणोदक को कक्ष में पंप किया जाता है और फंसे हुए इलेक्ट्रॉनों द्वारा आयनित किया जाता है। सकारात्मक आयनों और इलेक्ट्रॉनों को तब थ्रस्टर से एक क्वासिन्यूट्रल प्लाज्मा (भौतिकी) के रूप में निकाल दिया जाता है, जिससे इस पर बल मिलता है। उत्पादित थ्रस्ट बहुत छोटा है, जिसमें बहुत कम द्रव्यमान प्रवाह दर और बहुत उच्च प्रभावी निकास वेग/विशिष्ट आवेग है। यह बहुत उच्च विद्युत शक्ति आवश्यकताओं की लागत पर प्राप्त किया जाता है, 4 किलोवाट के आदेश पर कुछ सौ मिलिन्यूवटन के थ्रस्ट के लिए।

कॉर्बिनो प्रभाव
ऑरो मारियो कॉर्बिनो प्रभाव एक घटना है जिसमें हॉल प्रभाव शामिल है, लेकिन एक डिस्क-आकार के धातु के नमूने का उपयोग आयताकार स्थान पर किया जाता है। इसके आकार के कारण कॉर्बिनो डिस्क संबद्ध हॉल वोल्टेज के बिना हॉल प्रभाव -आधारित चुंबक प्रतिरोध के अवलोकन की अनुमति देता है।

एक गोलाकार डिस्क के माध्यम से एक दीप्तिमान धारा, डिस्क के विमान के लंबवत एक चुंबकीय क्षेत्र के अधीन, डिस्क के माध्यम से एक गोलाकार धारा का उत्पादन करता है।

इस प्रकार मुक्त अनुप्रस्थ सीमाओं की अनुपस्थिति हॉल प्रभाव की तुलना में कॉर्बिनो प्रभाव की व्याख्या को सरल बनाती है।

यह भी देखें

 * संधारित्र
 * विद्युत चुम्बकीय प्रेरण
 * पारक्रमित्र
 * एक चुंबकीय क्षेत्र में समाहित दो धारा वाले छोरों के बीच स्थिर बल और वर्चुअल-कण विनिमय कूलम्ब क्षमता
 * भंवर धारा
 * एरिक फॉसेट
 * प्लाज्मा (भौतिकी) लेखों की सूची
 * नर्स्ट प्रभाव
 * क्वांटम हॉल प्रभाव
 * आंशिक क्वांटम हॉल प्रभाव
 * क्वांटम एनोमलस हॉल प्रभाव
 * सेनफलेबेन -बेनकेकर प्रभाव
 * स्पिन हॉल प्रभाव
 * थर्मल हॉल प्रभाव

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 * प्रवाह संवेदक
 * खुला कलेक्टर
 * लघुगणक सर्पिल
 * आंशिक मात्रा हॉल प्रभाव
 * निद्रा

स्रोत

 * प्लाज्मा भौतिकी और नियंत्रित संलयन, खंड 1, प्लाज्मा भौतिकी, दूसरा संस्करण, 1984, फ्रांसिस एफ। चेन का परिचय

अग्रिम पठन

 * Annraoi M. de Paor. Correction to the classical two-species Hall Coefficient using twoport network theory. International Journal of Electrical Engineering Education 43/4.
 * NIST The Hall Effect
 * University of Washington The Hall Effect
 * University of Washington The Hall Effect

पेटेंट

 * , पी। एच। क्रेग, सिस्टम और उपकरण हॉल प्रभाव को नियोजित करते हैं

सामान्य

 * समझना और हॉल प्रभाव को लागू करना
 * हॉल इफ़ेक्ट थ्रस्टर्स अल्टा स्पेस
 * हॉल प्रभाव कैलकुलेटर
 * इंटरएक्टिव जावा ट्यूटोरियल ऑन द हॉल प्रभाव राष्ट्रीय उच्च चुंबकीय क्षेत्र प्रयोगशाला
 * विज्ञान दुनिया (Wolfram.com) लेख।
 * हॉल प्रभाव।nist.gov।
 * [एचटीटीपी://it.stlAwu.edu/~koon/halltable.html टेबल रूम तापमान पर विभिन्न तत्वों के हॉल गुणांक के साथ] ।
 * एक YouTube वीडियो के रूप में हॉल प्रभाव का अनुकरण]
 * इलेक्ट्रोलाइट्स में हॉल प्रभाव]

श्रेणी: हॉल प्रभाव श्रेणी: संघनित पदार्थ भौतिकी श्रेणी: पदार्थ में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र