Elektrik
Hall Etkisi Nedir? Kullanım Alanları Nedir?

Hall Olayı ya da Etkisi Nedir?

Hall olayı olarak da bilinen Hall etkisi, 1879 yılında Amerikan fizikçi Edwin Hall tarafından keşfedilen bir elektromanyetik etki durumudur.

Hall Olayı ya da Etkisi Nedir? Sayfa Özeti

Manyetik alanda yer alan ve üzerinden elektrik akımı geçen bir iletkenin tümünde gerilim meydana gelmesi olayına Hall etkisi adı verilir. Gerilimin yönü ise daima elektrik akımının ve manyetik alanın yönüne dik olacak şekilde oluşur.

Kuantum Hall Etkisi Nedir?

Hall Etkisinin kuantum mekaniği altında meydana gelmesine Kuantum Hall Etkisi adı verilir. Kuantum Hall Etkisi ile Hall Etkisini birbirinden ayıran temel fark; Hall Etkisinin yarı iletkenlerde, Kuantum Hall Etkisinin ise metallerde gözlenmesidir. Kuantum Hall Etkisi, Hall Etkisinin doğrudan bir türevi olarak kabul edilir.

Hall Etkisini Kim Bulmuştur? 

Hall Etkisi, Amerikan fizikçi Edwin Hall tarafından 1879 yılında bulunmuştur. 7 Kasım 1855 tarihinde Amerika Birleşik Devletleri’nin Maine Eyaletinin Gorham kentinde dünyaya gelen Edwin Hall doktora derecesini Johns Hopkins Üniversitesi’nden aldı. 1895 yılından itibaren Harvard Üniversitesi’nde profesör olarak çalışmaya başlayan Hall, 20 Kasım 1938 tarihinde 83 yaşında iken Massachusetts eyaletinde yaşamını yitirdi. 

Hall Etkisi Neden Önemlidir?

Hall Etkisi, herhangi bir iletken veya yarı iletkenin içerisinden dik olarak geçmekte olan enerjinin bulunmasını sağlar. Dik olarak geçmekte olan enerji ile tüm iletken üzerinde gerilim meydana gelmesi ve bunun hesaplanabilmesi ile manyetik alanın ölçülebilmesi gibi yönleriyle Hall Etkisi; özellikle elektrik, elektronik ve otomotiv alanında pek çok buluşun yapılmasının önünü açmıştır. 

Hall Etkisinin Kullanım Alanları Nelerdir?

Hall etkisi, özellikle manyetik alanın ölçülmesinde sıklıkla kullanılır. Bu bağlamda Hall ölçüm sistemleri ve Hall sensörleri son derece yaygındır. Bunun yanı sıra yakınlık sensörlerinde, elektrik anahtarlarında, MEMS pusulalarında, otomotiv, elektrik ve elektronik alanlarında Hall etkisi etkin bir şekilde kullanılır. 

Hall Etkisi Formülü Nedir? 

Hall etkisinin formülü şu şekildedir:

hall etkisi formülü

Formülde I harfi iletken oyunca meydana gelen akımı, B harfi manyetik akı yoğunluğunu, d harfi iletken kalınlığını, n harfi elektronların taşıyıcı yüklerinin yoğunluğu ve e harfi ise elektron yükünü ifade eder. Hall etkisinin ölçülmesinde kullanılan formül şudur:

edwin hall formülü

Hall Etkisi Nasıl Ölçülür?

Hall etkisi, Hall etkisi ölçüm sistemleri kullanılarak ölçülebilir. Hall etkisi ölçüm sistemleri, içerisinde Hall etkisinin ölçülebilmesi için gerekli formüller barındırır ve çeşitli faktörleri göz önünde bulundurarak ölçüm işlemini tamamlar.

Hall Effect (Hall Etkisi) Ölçüm Sistemi Nedir?

Hall etkisi ölçüm sistemi, Hall etkisi sensörlerini kullanarak herhangi bir iletken veya yarı iletken üzerindeki Hall etkisini otomatik olarak ölçmeye yarayan bir sistemdir. Standart bir Hall etkisi ölçüm sisteminin genel teknik özellikleri şunlardır:

  • Van Der Pauw tekniğini kullanır. 
  • Hall katsayısı belirleyebilir. 
  • 10mΩ ile 200MΩ aralığında ölçüm olanağı sunar. 
  • Mobility aralığı 1 ile 1 x 105 cm2/Vs arasındadır. 
  • Akım aralığı: ±10 nA ile ±1A arasındadır 
  • Voltaj aralığı: 0V ile 200V arasındadır 
  • Taşıyıcı konsantrasyon yoğunluğu: 1 x 106 ile 1 x 1019 cm-3 arasındadır. 
  • 10K ile 800K aralığında ölçüm olanağı sunar.

Hall Etkisi ya da Hall Olayı Çözümlü Sorular

Hall etkisi ile ilgili çözümlü soru örneği aşağıdadır:

2 cm genişliğinde ve 0,1 cm kalınlığında dikdörtgen şeklindeki bakır şeritten 10A akım geçiriliyor. Bu şerite dik olarak 1T değerinde bir manyetik alan uygulandığında oluşan Hall gerilimi kaç V olur? (atom başına bir serbest elektron olduğu varsayılacak olup bakır için yük yoğunluğu 8.10 28 elektron / m3 alınabilir, qe= 1,6.10 -19C)

Cevap:

hall etkisi çözümlü soru

Hall Etkisi Deneyi

Hall etkisi deneyi aşağıdaki adımlar izlenerek yapılabilir: 

1) Deneyin yapılışı için gerekli olan düzenek şekildeki gibi kurulur:

hall etkisi deneyinde kullanılan düzenek

2) Lorentz kuvveti bağlantısı yapılır. 

3) Güç kaynağı ile avometreler aktif hale getirilir. 

4) Voltajı değiştirilerek ikinci avometredeki akım değeri 3.0 mA’e getirilerek birinci avometreden Hall Voltaj değeri belirlenip not alınır. Aynı işlem akım yönü değiştirilerek de yapılır. 

5) Aynı işlemler kontrol akım değeri sırasıyla 5.0, 7.0 ve 9.0 mA’ e getirilerek tekrarlanır ve değerler not alınır. 

6) Cihazlar kapatılarak manyetik alan yönü birinci mıknatıs gurubuyla aynı şekilde yerleştirilen 2 ve 3 numaralı mıknatıs gruplarıyla 2. adımdan itibaren işlemler tekrarlanır. 

7) Yarı iletkenin hangi tip olduğuna karar verilir. 

8) Her kontrol için ortalama Hall voltajı hesaplanarak not alınır. 

9) Not alınan Hall voltajı değerlerinin manteyik alan grafiği oluşturulur. 

10) Grafiklerin eğimleri ile kontrol akımlarına karşılık gelen Hall katsayıları ve yük yoğunlukları tespit edilerek not alınır. 

11) Değerlerin ortalaması alınarak not edilir. 

12) Yarı iletken maddelerin direnci tespit edilerek not alınır. 

13) Her kontrol akımındaki direnç değeri hesaplanır ve ortalamaları alınarak not edilir. 

14) Her kontrol akımındaki iletken değeri hesaplanır ve ortalamaları alınarak not edilir. 

15) Her kontrol akımındaki mobilite değeri hesaplanır ve ortalamaları alınarak not edilir.

Hall Gerilimi Nedir?

Manyetik alandaki herhangi bir iletken veya yarı iletkenin üzerinden akım geçtiğinde, iletken boyunca ortaya çıkan gerilime Hall gerilimi adı verilir. Hall gerilimi, akımın I veya pozitif veya negatif yük taşıyıcılarınca ortaya çıkartıldığına bağlı olarak değişiklik gösteir. Bu durum, yük taşıyıcıların yoğunluğu ile alakalıdır. 

Hall Voltajı Nedir?

Manyetik alan içerisinde bulunan herhangi bir iletken veya yarı iletkenin, üzerinden geçen akıma ve manyetik alana dik olacak şekilde gerilim farkı üretmesine Hall voltajı adı verilir.

Hall Katsayısı Nedir?

Hall katsayısı, indükleme halindeki elektrik alanına ait akım yoğunluğu ile manyetik alanın çarpılmasıyla elde edilen bir katsayıdır. Hall katsayısı, söz konusu iletkenin imal edildiği malzemenin özelliğidir. Değeri ise geçen akıma destek veren yük taşıyıcılarının türü, sayısı ve özelliklerine göre belirlenir. 

Hall Etkisi Sensörü Nedir Ne İşe Yarar?

Hall etkisi sensörü bir tür manyetik sensördür. Manyetik bir sensör, manyetik şekilde kodlanan bilgileri elektrik sinyallerine çevirme işlevine sahiptir. Hall etkisi sensörü, Hall etkisini tespit ederek çalışan bir sensördür. Hall etkisi sensörü ile elde edilen verilerle bir devrenin açılması veya kapatılması, manyetik bir alanın ölçülmesi veya bir bilgisayar tarafından işlenmek üzere verilerin elektronik olarak aktarılması mümkündür. Hall etkisi sensörünün özellikleri şunlardır: 

  • Manyetik bir anahtar gibi çalışır. 
  • Mekanik anahtarlara göre çok daha hızlıdır. 
  • 100 kHz üzerinde frekanslarda çalışabilir. 
  • Mekanik olmadığı için kontak riski yoktur. 
  • Doğrusal sensör vazifesi görebilir. 
  • Türüne göre N veya S kutbu ile çalışır.

Hall Etkisi Sensörü Nasıl Çalışır?  

Hall etkisi sensörü, Hall etkisiyle birlikte voltaj üreten manyetik ve yarı iletken bir sensör türüdür. Hall etkisi sensörünün hassaslık düzeyi, elektron hareketliliği ile doğru orantılıdır. Bu sebeple Hall etkisi sensörlerinde kullanılan malzeme önemlidir. Hall etkisi sensörlerinde genellikle galyum arsenit, indiyum fosfit veya indiyum antimonit kullanılır. Elektrik akımı söz konusu malzemeler üzerinden aktığında, elektronlar düz bir çizgide hareket ederek kendi manyetik alanlarını oluşturur.  Hall etkisi sensörülerinde, manyetik alan meydana getirebilmek için sürekli elektrik akımı geçen ince bir yarı iletken bulunur. Herhangi bir mıknatısın yanına konulduğunda, manyetik akı ile söz konusu yarı iletkene kuvvet uygulanmış olur. Bu kuvvete "Lorentz Kuvveti" adı verilir. Lorentz Kuvveti sayesinde elektronlar harekete geçer ve ölçülmesi mümkün olan bir Hall voltajı ortaya çıkartır. Bu sayede sensör etkinleşmiş olur. 

Diğer Sayfalar

Statik Elektrik Nedir?Elektriği Kim Buldu? Elektrik Nasıl Keşfedildi?Nükleer Atık Nedir? Radyoaktif Atık Nedir?Amper Nedir?Andre-Marie Ampere Kimdir?Voltaj Nedir? Elektrik Akımı Nedir?Elektrik YüküWatt Nedir?James Watt Kimdir?Nükleer EnerjiGeorg Simon OhmIsaac NewtonSıfır Daire Elektrik AboneliğiManyetik Alan Nedir?Doğal Gaz Nedir?Radyasyon Nedir?Bobin Nedir?James Clerk Maxwell Kimdir?Gauss Yasası Nedir?Elektrik Potansiyeli Nedir?Nükleer Enerji Mühendisi Nedir?Maxwell Denklemleri Nedir?Carl Friedrich Gauss Kimdir?Elektrik Birimleri Nelerdir?Nükleer Reaktör Nedir?Elektromanyetik Nedir?Coulomb Yasası Nedir?Elektrik Alanı Nedir?Elektrostatik Nedir?Volta Pili Nedir?Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta Kimdir?En İyi Doğal Gaz SobasıHendrik Casimir Kimdir?Doğal Gaz Sobası Nedir?Albert Einstein Kimdir?Thomas Edison Kimdir?Nikola Tesla Kimdir?Işık Hızı Nedir?Jeneratör Nedir?Transistör Nedir?Jeneratörün Ana Parçaları Nelerdir?Türkiye'de Doğal GazPil Nedir?Manyetik Kuvvet Nedir?Wattmetre Nedir?Manyetizma Nedir?Elektrik Kablo Çeşitleri Nelerdir?Ohm Kanunu Nedir?Mıknatıs Nedir?Diyot Nedir?Ampermetre Devreye Nasıl Bağlanır?Elektrik Topraklama Nedir?Elektromıknatıs Nedir?Elektrikli Battaniye Nedir?Elektriksel İletken Nedir?Termik Santral Nedir?Termosifon Nedir?Ampul Nedir?Ampermetre Nedir?Buat Nedir?Dalga Enerjisi Nedir?Uzatma Kablosu Nedir?Elektrik Kablosu Renkleri ve Anlamları Nedir?Elektrikli Bisiklet Nedir?Elektrik Yangını Nasıl Çıkar?Edwin Hall Kimdir?Hall Olayı ya da Etkisi Nedir?Elektrik Kazaları Nasıl Önlenir?Michael Faraday Kimdir?Kısa Devre Nedir?George Westinghouse Kimdir?Doğal Gaz Sayacı Nedir?Isı Yalıtımı Nedir?Doğal Gaz Kaçağı Nasıl Anlaşılır?Doğal Gaz Tasarrufu Nasıl Yapılır?Elektrik Çarpması Nedir?Hidrolik Enerji Nedir?Alternatif Enerji Kaynakları Nelerdir?Doğal Gaz AcilDoğal Gaz Alarmı Nedir?Sir Adam Beck Kimdir?Elektrik ile İlgilenen Bilim AdamlarıFırın Ne Kadar Elektrik Harcar?Röle Nedir?
İlgili İçerikler