Efecto Hall

En el diagrama A, el conductor plano posee una carga negativa en la parte superior (simbolada por el color azul) y una carga positiva en la parte inferior (color rojo). In B y C, la dirección de los campos eléctricos y magnéticos se cambian respectivamente que cambia la polaridad de los cargos alrededor. In D, ambos campos cambian la dirección simultáneamente que resulta en la misma polaridad que en el diagrama A.

1. electrones
2. conductor plano, que sirve como elemento de pasillo (sensor de efecto de la campana)
3. imán
4. Campo magnético
5. fuente de energía

El efecto Hall es la producción de una diferencia de voltaje (el voltaje Hall) a través de un conductor eléctrico que es transversal a una corriente eléctrica en el conductor y a una corriente eléctrica aplicada. campo magnético perpendicular a la corriente. Fue descubierto por Edwin Hall en 1879.

También puede ocurrir un efecto Hall a través de un vacío o agujero en un semiconductor o placa de metal, cuando se inyecta corriente a través de contactos que se encuentran en el límite o borde del vacío o agujero, y la carga fluye fuera del vacío o agujero, en el metal o semiconductor. Este efecto Hall se vuelve observable en un campo magnético perpendicular aplicado a través de contactos de voltaje que se encuentran en el límite del vacío a ambos lados de una línea que conecta los contactos de corriente. Exhibe una aparente inversión de signo en comparación con el "efecto Hall ordinario" en el espécimen simplemente conectado, y depende solo de la corriente inyectada desde dentro del vacío.

La superposición también se puede realizar en el efecto Hall: primero imagine la configuración estándar de Hall, una placa de Hall homogénea rectangular delgada simplemente conectada (sin huecos) con contactos de corriente y voltaje en el límite (externo) que desarrolla un voltaje de Hall en un campo magnético perpendicular. A continuación, imagine colocar un hueco o hueco rectangular dentro de esta configuración Hall estándar, con contactos de corriente y voltaje, como se mencionó anteriormente, en el límite interior del vacío. Para simplificar, los contactos de corriente en el límite del vacío se pueden alinear con los contactos de corriente en el límite exterior en la configuración Hall estándar. En tal configuración, se pueden realizar y observar dos efectos Hall simultáneamente en el mismo dispositivo doblemente conectado: un efecto Hall en el límite externo que es proporcional a la corriente inyectada solo a través del límite externo, y un efecto Hall aparentemente de signo invertido en el límite interior que es proporcional a la corriente inyectada solo a través del límite interior. La superposición de múltiples efectos Hall se puede realizar colocando múltiples vacíos dentro del elemento Hall, con contactos de corriente y voltaje en el límite de cada vacío.

El coeficiente de Hall se define como la relación entre el campo eléctrico inducido y el producto de la densidad de corriente y el campo magnético aplicado. Es una característica del material del que está hecho el conductor, ya que su valor depende del tipo, número y propiedades de los portadores de carga que constituyen la corriente.

Para mayor claridad, el efecto original a veces se denomina efecto Hall ordinario para distinguirlo de otros "efectos Hall", que pueden tener mecanismos físicos adicionales, pero se basan en estos lo esencial.

Descubrimiento

La teoría moderna del electromagnetismo fue sistematizada por James Clerk Maxwell en el artículo 'On Physical Lines of Force', que se publicó en cuatro partes entre 1861 y 1862. Mientras que el artículo de Maxwell estableció un base matemática sólida para la teoría electromagnética, los mecanismos detallados de la teoría todavía estaban siendo explorados. Una de esas preguntas se refería a los detalles de la interacción entre los imanes y la corriente eléctrica, incluido si los campos magnéticos interactuaban con los conductores o con la propia corriente eléctrica. En 1879, Edwin Hall estaba explorando esta interacción y descubrió el efecto Hall mientras trabajaba en su doctorado en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland. Dieciocho años antes de que se descubriera el electrón, sus mediciones del diminuto efecto producido en el aparato que utilizó fueron un tour de force experimental, publicado con el nombre 'Sobre una nueva acción del imán sobre las corrientes eléctricas'.

Teoría

El efecto Hall se debe a la naturaleza de la corriente en un conductor. La corriente consiste en el movimiento de muchos pequeños portadores de carga, típicamente electrones, huecos, iones (ver Electromigración) o los tres. Cuando un campo magnético está presente, estas cargas experimentan una fuerza, llamada fuerza de Lorentz. Cuando dicho campo magnético está ausente, las cargas siguen trayectorias aproximadamente rectas entre colisiones con impurezas, fonones, etc. Sin embargo, cuando se aplica un campo magnético con un componente perpendicular, sus trayectorias entre colisiones son curvas, por lo que las cargas en movimiento se acumulan en una cara. del material. Esto deja expuestas cargas iguales y opuestas en la otra cara, donde hay escasez de cargas móviles. El resultado es una distribución asimétrica de densidad de carga a través del elemento Hall, que surge de una fuerza que es perpendicular tanto al camino recto como al campo magnético aplicado. La separación de carga establece un campo eléctrico que se opone a la migración de carga adicional, por lo que se establece un potencial eléctrico constante mientras la carga está fluyendo.

En el electromagnetismo clásico, los electrones se mueven en dirección opuesta a la corriente I (por convención, "corriente" describe una corriente teórica & #34;flujo del orificio"). En algunos metales y semiconductores aparece "agujeros" en realidad están fluyendo porque la dirección del voltaje es opuesta a la derivación a continuación.

Configuración de medición del efecto Hall para electrones. Inicialmente, los electrones siguen la flecha curvada, debido a la fuerza magnética. A cierta distancia de los contactos de introducción actual, los electrones se acumulan en el lado izquierdo y se agotan del lado derecho, lo que crea un campo eléctrico ._Sí. en la dirección del V_H. V_H es negativo para algunos semiconductores donde los agujeros parecen fluir. En estado firme, ._Sí. será lo suficientemente fuerte como para cancelar exactamente la fuerza magnética, por lo que los electrones siguen la flecha recta (dashed).

La animación muestra la acción de un campo magnético sobre una viga de cargas eléctricas en vacío, o en otros términos, exclusivamente la acción de la fuerza Lorentz. Esta animación es una ilustración de un error típico realizado en el marco de la interpretación del efecto Hall. De hecho, en régimen estacionario y dentro de un Hall-bar, la corriente eléctrica es longitudinal cualquiera que sea el campo magnético y no hay corriente transversal ${displaystyle {j_{y}=0}$ (en contraste con el caso del disco corbino). Sólo el campo eléctrico es modificado por un componente transversal ${displaystyle {}}$.

Para un metal simple donde solo hay un tipo de portador de carga (electrones), el voltaje Hall V_H se puede derivar usando la fuerza de Lorentz y viendo que, en la condición de estado estacionario, las cargas no se mueven en la dirección del eje y. Por lo tanto, la fuerza magnética sobre cada electrón en la dirección del eje y se cancela con una y< /i>-eje fuerza eléctrica debido a la acumulación de cargas. El término v_x es la velocidad de deriva de la corriente que, por convención, se supone en este punto que son agujeros. El término v_xB_z es negativo en el y-dirección del eje por la regla de la mano derecha.

$${displaystyle mathbf {F} =q{bigl (}mathbf {E} +mathbf {v} times mathbf {B}}}}}}$$

En estado estacionario, F = 0, entonces 0 = E_y − v_xB_z, donde E_y se asigna en la dirección de y-eje, (y no con la flecha del campo eléctrico inducido ξ_y como en la imagen (apuntando en la dirección −y), que indica hacia dónde apunta el campo causado por los electrones).

En los cables, fluyen electrones en lugar de agujeros, por lo que v_x → −v_x y q → −q. También E_y = −< i>V_H/w . Sustituyendo estos cambios da

$${displaystyle V_{mathrm {H}=v_{x}B_{z}w}$$

La corriente convencional "hole" está en la dirección negativa de la corriente de electrones y la negativa de la carga eléctrica que da I_x = ntw() -v_x)e) Donde n es densidad de carga, # es el área transversal, y −e es la carga de cada electron. Solving for ${displaystyle w}$ y conectarse a lo anterior da el voltaje Hall:

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Si la acumulación de carga hubiera sido positiva (como ocurre en algunos metales y semiconductores), entonces la V_H asignado en la imagen habría sido negativo (la carga positiva se habría acumulado en el lado izquierdo).

El coeficiente de Hall se define como

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$${displaystyle mathbf {E} =-R_{mathrm {H}(mathbf {J} _{c}times mathbf {B})}$$

$${displaystyle R_{mathrm {H}={frac} {E_{y}{j_{x}B}={frac} [V_{mathrm] {H}t}{IB}={frac} {1}{ne}}$$

(Las unidades de R_H generalmente se expresan como m³/C, o Ω·cm/G, u otras variantes.) Como resultado, el efecto Hall es muy útil como medio para medir la densidad de la portadora o el campo magnético.

Una característica muy importante del efecto Hall es que diferencia entre cargas positivas que se mueven en una dirección y cargas negativas que se mueven en la dirección opuesta. En el diagrama anterior, se presenta el efecto Hall con un portador de carga negativa (el electrón). Pero considere que se aplican el mismo campo magnético y corriente, pero la corriente es transportada dentro del dispositivo de efecto Hall por una partícula positiva. Por supuesto, la partícula tendría que moverse en la dirección opuesta al electrón para que la corriente sea la misma: hacia abajo en el diagrama, no hacia arriba como lo hace el electrón. Y así, mnemotécnicamente hablando, su pulgar en la ley de fuerza de Lorentz, que representa la corriente (convencional), apuntaría en la misma dirección que antes, porque la corriente es la misma: un electrón que se mueve hacia arriba es la misma corriente como una carga positiva que se mueve hacia abajo. Y dado que los dedos (campo magnético) también son iguales, curiosamente el portador de carga se desvía hacia la izquierda en el diagrama, independientemente de si es positivo o negativo. Pero si los portadores positivos se desvían a la izquierda, generarían un voltaje relativamente positivo a la izquierda, mientras que si los portadores negativos (es decir, los electrones), generarían un voltaje negativo a la izquierda, como se muestra en el diagrama. Así, para la misma corriente y campo magnético, la polaridad eléctrica del voltaje de Hall depende de la naturaleza interna del conductor y es útil para dilucidar su funcionamiento interno.

Esta propiedad del efecto Hall ofreció la primera prueba real de que las corrientes eléctricas en la mayoría de los metales son transportadas por electrones en movimiento, no por protones. También mostró que en algunas sustancias (especialmente los semiconductores de tipo p), por el contrario, es más apropiado pensar en la corriente como 'agujeros' positivos. electrones en movimiento en lugar de negativos. Una fuente común de confusión con el efecto Hall en tales materiales es que los agujeros que se mueven en una dirección son en realidad electrones que se mueven en la dirección opuesta, por lo que uno espera que la polaridad del voltaje Hall sea la misma que si los electrones fueran los portadores de carga como en la mayoría de los metales y n Semiconductores de tipo. Sin embargo, observamos la polaridad opuesta del voltaje de Hall, lo que indica portadores de carga positiva. Sin embargo, por supuesto, no hay positrones reales u otras partículas elementales positivas que lleven la carga en los semiconductores de tipo p, de ahí el nombre de "agujeros". De la misma manera que la imagen demasiado simplista de la luz en el vidrio como fotones absorbidos y reemitidos para explicar la refracción se rompe con un examen más detallado, esta aparente contradicción solo puede resolverse mediante la moderna teoría mecánica cuántica de las cuasipartículas, en la que el movimiento colectivo cuantizado de múltiples partículas puede, en un sentido físico real, considerarse una partícula por derecho propio (aunque no elemental).

De forma no relacionada, la falta de homogeneidad en la muestra conductora puede dar como resultado un signo falso del efecto Hall, incluso en la configuración ideal de electrodos de van der Pauw. Por ejemplo, se observó un efecto Hall consistente con portadores positivos en semiconductores evidentemente de tipo n. Otra fuente de artefactos, en materiales uniformes, ocurre cuando la relación de aspecto de la muestra no es lo suficientemente larga: el voltaje Hall completo solo se desarrolla lejos de los contactos que introducen corriente, ya que en los contactos el voltaje transversal se cortocircuita a cero.

Efecto Hall en semiconductores

Cuando un semiconductor que transporta corriente se mantiene en un campo magnético, los portadores de carga del semiconductor experimentan una fuerza en una dirección perpendicular tanto al campo magnético como a la corriente. En equilibrio, aparece un voltaje en los bordes del semiconductor.

La fórmula simple para el coeficiente de Hall dada anteriormente suele ser una buena explicación cuando la conducción está dominada por un solo portador de carga. Sin embargo, en los semiconductores y muchos metales la teoría es más compleja, porque en estos materiales la conducción puede implicar contribuciones simultáneas y significativas tanto de electrones como de huecos, que pueden estar presentes en diferentes concentraciones y tener diferentes movilidades. Para campos magnéticos moderados, el coeficiente de Hall es

$${displaystyle R_{mathrm {H}={frac {pmu} ¿Qué? }{2}-nmu {fnMicrom} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} ¿Por qué?$$

$${displaystyle R_{mathrm {fnh} {fnb} {fnb}}}}}}}$$

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Para grandes campos aplicados, se aplica la expresión más simple, análoga a la de un solo tipo de portador.

Relación con la formación estelar

Aunque es bien sabido que los campos magnéticos juegan un papel importante en la formación de estrellas, los modelos de investigación indican que la difusión de Hall influye de manera crítica en la dinámica del colapso gravitacional que forma las protoestrellas.

Efecto Hall Cuántico

Para un sistema de electrones bidimensional que se puede producir en un MOSFET, en presencia de una gran intensidad de campo magnético y baja temperatura, se puede observar el efecto Hall cuántico, en el que la conductancia Hall σ sufre transiciones de Hall cuánticas para tomar los valores cuantificados.

Efecto Spin Hall

El efecto Hall de espín consiste en la acumulación de espín en los límites laterales de una muestra portadora de corriente. No se necesita campo magnético. Fue predicho por Mikhail Dyakonov y V. I. Perel en 1971 y observado experimentalmente más de 30 años después, tanto en semiconductores como en metales, tanto a temperatura criogénica como a temperatura ambiente.

La cantidad que describe la fuerza del efecto Spin Hall se conoce como ángulo Spin Hall y se define como:

${displaystyle theta ¿Qué? {fnMicrosoft} {fnK}} {fnK}}}} {fnK}} {fnK}}}} {fnK}}}}}} {fnK}}}}}}} {fnK}}}}}}}} {f}}}}fnh}}f}}}}}}}$

Donde ${displaystyle J.$ es la corriente de giro generada por la densidad de corriente aplicada ${displaystyle j_{e}$.

Efecto Hall de giro cuántico

Para pozos cuánticos bidimensionales de telururo de mercurio con un fuerte acoplamiento espín-órbita, en campo magnético cero, a baja temperatura, se observó el efecto Hall cuántico de espín en 2007.

Efecto Hall anómalo

En materiales ferromagnéticos (y materiales paramagnéticos en un campo magnético), la resistividad Hall incluye una contribución adicional, conocida como el efecto Hall anómalo (o el efecto Hall extraordinario), que depende directamente de la magnetización del material y, a menudo, es mucho más grande que el efecto Hall ordinario. (Tenga en cuenta que este efecto no se debe a la contribución de la magnetización al campo magnético total). Por ejemplo, en el níquel, el coeficiente de Hall anómalo es unas 100 veces mayor que el coeficiente de Hall ordinario cerca del temperatura de Curie, pero los dos son similares a temperaturas muy bajas. Aunque es un fenómeno bien reconocido, todavía hay debate sobre sus orígenes en los diversos materiales. El efecto Hall anómalo puede ser un efecto extrínseco (relacionado con un desorden) debido a la dispersión dependiente del espín de los portadores de carga, o un efecto intrínseco que se puede describir en términos del efecto de fase Berry en el espacio de momento cristalino (k-espacio).

Efecto Hall en gases ionizados

El efecto Hall en un gas ionizado (plasma) es significativamente diferente del efecto Hall en los sólidos (donde el parámetro Hall es siempre mucho menor que la unidad). En un plasma, el parámetro Hall puede tomar cualquier valor. El parámetro Hall, β, en un plasma es la relación entre la girofrecuencia del electrón, Ω_e, y la frecuencia de colisión de partículas de electrones pesados, ν:

$${displaystyle beta ={frac ################################################################################################################################################################################################################################################################ }={frac {EB}{m_{mathrm {e}nu}}} {f}} {f}}} {f}}}}} {f}}}}}}} {f}}}} {f}}}}}}}}} {m}} {m} {m}}}}}} {m} {m}}}}}}} {m}}}}}}}}}} {m}}}}}}}}}}}}}} {m}}}}}}}}}}}} {m}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {m}}}}}}}} {m}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {m}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {m}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$$

• e es la carga elemental (aproximadamente 1.6×10⁻¹⁹C)
• B es el campo magnético (en teslas)
• m_e es la masa de electrones (aproximadamente 9.1×10^{−31 -}kg).

El valor del parámetro Hall aumenta con la intensidad del campo magnético.

Físicamente, las trayectorias de los electrones son curvadas por la fuerza de Lorentz. Sin embargo, cuando el parámetro de Hall es bajo, su movimiento entre dos encuentros con partículas pesadas (neutras o iónicas) es casi lineal. Pero si el parámetro de Hall es alto, los movimientos de los electrones son muy curvos. El vector de densidad de corriente, J, ya no es colineal con el vector de campo eléctrico, E. Los dos vectores J y E forman el Hall ángulo, θ, que también proporciona el parámetro Hall:

$${displaystyle beta =tan(theta).}$$

Aplicaciones

Las sondas Hall se utilizan a menudo como magnetómetros, es decir, para medir campos magnéticos o inspeccionar materiales (como tuberías o tuberías) utilizando los principios de fuga de flujo magnético.

Los dispositivos de efecto Hall producen un nivel de señal muy bajo y, por lo tanto, requieren amplificación. Si bien eran adecuados para instrumentos de laboratorio, los amplificadores de válvulas disponibles en la primera mitad del siglo XX eran demasiado costosos, consumían energía y no eran confiables para las aplicaciones cotidianas. Fue solo con el desarrollo del circuito integrado de bajo costo que el sensor de efecto Hall se volvió adecuado para la aplicación masiva. Muchos dispositivos que ahora se venden como sensores de efecto Hall contienen de hecho tanto el sensor como se describe anteriormente más un amplificador de circuito integrado (IC) de alta ganancia en un solo paquete. Los avances recientes han agregado aún más en un paquete un convertidor de analógico a digital y un IC I²C (protocolo de comunicación de circuito integrado) para la conexión directa al puerto de E/S de un microcontrolador.

Ventajas sobre otros métodos

Los dispositivos de efecto Hall (cuando se empaquetan adecuadamente) son inmunes al polvo, la suciedad, el barro y el agua. Estas características hacen que los dispositivos de efecto Hall sean mejores para la detección de posición que los medios alternativos, como la detección óptica y electromecánica.

Sensor de corriente de efecto Hall con amplificador de circuito integrado interno. Apertura de 8 mm. El voltaje de salida de corriente cero está entre los voltajes de suministro que mantienen un diferencial de 4 a 8 voltios. La respuesta actual no cero es proporcional al voltaje suministrado y es lineal a 60 amperios para este dispositivo (25 A).

Cuando los electrones fluyen a través de un conductor, se produce un campo magnético. Por lo tanto, es posible crear un sensor de corriente sin contacto. El dispositivo tiene tres terminales. Se aplica un voltaje de sensor a través de dos terminales y el tercero proporciona un voltaje proporcional a la corriente que se detecta. Esto tiene varias ventajas; no es necesario insertar resistencia adicional (una derivación, necesaria para el método de detección de corriente más común) en el circuito primario. Además, el voltaje presente en la línea a detectar no se transmite al sensor, lo que mejora la seguridad del equipo de medición.

Desventajas en comparación con otros métodos

El flujo magnético del entorno (como otros cables) puede disminuir o aumentar el campo que la sonda Hall intenta detectar, lo que hace que los resultados sean inexactos.

Las formas de medir las posiciones mecánicas dentro de un sistema electromagnético, como un motor de corriente continua sin escobillas, incluyen (1) el efecto Hall, (2) el codificador óptico de posición (por ejemplo, codificadores absolutos e incrementales) y (3) el voltaje inducido por moviendo la cantidad de núcleo de metal insertado en un transformador. Cuando se compara Hall con los métodos fotosensibles, es más difícil obtener una posición absoluta con Hall. La detección Hall también es sensible a los campos magnéticos dispersos.

Aplicaciones contemporáneas

Los sensores de efecto Hall están disponibles de varios fabricantes diferentes y se pueden usar en varios sensores, como sensores de velocidad giratorios (ruedas de bicicleta, dientes de engranajes, velocímetros de automóviles, sistemas de encendido electrónico), sensores de flujo de fluidos, sensores de corriente y sensores de presión. Las aplicaciones comunes a menudo se encuentran donde se requiere un interruptor o potenciómetro robusto y sin contacto. Estos incluyen: pistolas eléctricas de airsoft, gatillos de pistolas electroneumáticas de paintball, controles de velocidad de karts, teléfonos inteligentes y algunos sistemas de posicionamiento global.

Transductor de corriente de efecto Hall con toroide de ferrita

Diagrama de transductor de corriente de efecto Hall integrado en anillo ferrite.

Los sensores Hall pueden detectar fácilmente campos magnéticos dispersos, incluido el de la Tierra, por lo que funcionan bien como brújulas electrónicas: pero esto también significa que dichos campos dispersos pueden dificultar las mediciones precisas de campos magnéticos pequeños. Para resolver este problema, los sensores Hall a menudo se integran con algún tipo de protección magnética. Por ejemplo, un sensor Hall integrado en un anillo de ferrita (como se muestra) puede reducir la detección de campos dispersos en un factor de 100 o más (ya que los campos magnéticos externos se cancelan a lo largo del anillo y no generan flujo magnético residual). Esta configuración también proporciona una mejora en la relación señal-ruido y efectos de deriva de más de 20 veces la de un dispositivo Hall simple.

El rango de un sensor de paso dado puede extenderse hacia arriba y hacia abajo mediante el cableado adecuado. Para extender el rango a corrientes más bajas, se pueden hacer múltiples vueltas del cable que lleva corriente a través de la abertura, cada vuelta agregando a la salida del sensor la misma cantidad; cuando el sensor está instalado en una placa de circuito impreso, las vueltas se pueden realizar mediante una grapa en la placa. Para extender el rango a corrientes más altas, se puede usar un divisor de corriente. El divisor divide la corriente entre dos cables de diferentes anchos y el cable más delgado, que transporta una proporción más pequeña de la corriente total, pasa a través del sensor.

Función de transferencia múltiple y correspondiente.

Sensor de abrazadera de anillo partido

Una variación del sensor de anillo utiliza un sensor dividido que se sujeta a la línea, lo que permite que el dispositivo se use en equipos de prueba temporales. Si se utiliza en una instalación permanente, un sensor partido permite probar la corriente eléctrica sin desmantelar el circuito existente.

Multiplicación analógica

La salida es proporcional tanto al campo magnético aplicado como al voltaje del sensor aplicado. Si el campo magnético es aplicado por un solenoide, la salida del sensor es proporcional al producto de la corriente a través del solenoide y el voltaje del sensor. Como la mayoría de las aplicaciones que requieren computación ahora se realizan mediante pequeñas computadoras digitales, la aplicación útil restante es la detección de potencia, que combina la detección de corriente con la detección de voltaje en un solo dispositivo de efecto Hall.

Medición de potencia

Al detectar la corriente suministrada a una carga y usar el voltaje aplicado del dispositivo como voltaje del sensor, es posible determinar la potencia disipada por un dispositivo.

Detección de posición y movimiento

Los dispositivos de efecto Hall utilizados en la detección de movimiento y los interruptores de límite de movimiento pueden ofrecer una confiabilidad mejorada en entornos extremos. Como no hay partes móviles involucradas dentro del sensor o imán, la esperanza de vida típica mejora en comparación con los interruptores electromecánicos tradicionales. Además, el sensor y el imán se pueden encapsular en un material protector apropiado. Esta aplicación se utiliza en motores de CC sin escobillas.

Los sensores de efecto Hall, colocados en medidores mecánicos que tienen agujas indicadoras magnetizadas, pueden traducir la posición física o la orientación de la aguja indicadora mecánica en una señal eléctrica que pueden usar indicadores, controles o dispositivos de comunicación electrónicos.

Encendido automotriz e inyección de combustible

Usado comúnmente en distribuidores para la sincronización del encendido (y en algunos tipos de sensores de posición del cigüeñal y del árbol de levas para la sincronización del pulso de inyección, detección de velocidad, etc.), el sensor de efecto Hall se usa como reemplazo directo de los puntos de ruptura mecánicos usados. en aplicaciones automotrices anteriores. Su uso como dispositivo de temporización de encendido en varios tipos de distribuidores es el siguiente: un imán permanente estacionario y un chip semiconductor de efecto Hall se montan uno al lado del otro separados por un espacio de aire, formando el sensor de efecto Hall. Un rotor de metal que consta de ventanas y/o lengüetas se monta en un eje y se dispone de modo que durante la rotación del eje, las ventanas y/o las lengüetas pasen a través del espacio de aire entre el imán permanente y el chip Hall semiconductor. Esto protege y expone de manera efectiva el chip Hall al campo del imán permanente con respecto a si una pestaña o ventana pasa a través del sensor Hall. Para fines de tiempo de encendido, el rotor de metal tendrá una cantidad de pestañas y/o ventanas del mismo tamaño que coincidan con la cantidad de cilindros del motor (la pestaña del cilindro n.º 1 siempre será única para que la unidad de control del motor pueda discernirla). Esto produce una salida de onda cuadrada uniforme ya que el tiempo de encendido/apagado (blindaje y exposición) es igual. Esta señal es utilizada por la computadora del motor o la ECU para controlar el tiempo de encendido. Muchos sensores de efecto Hall automotrices tienen un transistor NPN interno incorporado con un colector abierto y un emisor conectado a tierra, lo que significa que en lugar de que se produzca un voltaje en el cable de salida de la señal del sensor Hall, el transistor se enciende, proporcionando un circuito a tierra a través del cable de salida de señal.

Sensor de rotación de rueda

La detección de la rotación de las ruedas es especialmente útil en los sistemas de frenos antibloqueo. Los principios de tales sistemas se han ampliado y perfeccionado para ofrecer más que funciones antideslizantes, y ahora brindan mejoras extendidas en el manejo del vehículo.

Control de motores eléctricos

Algunos tipos de motores eléctricos de CC sin escobillas utilizan sensores de efecto Hall para detectar la posición del rotor y enviar esa información al controlador del motor. Esto permite un control del motor más preciso.

Aplicaciones industriales

Las aplicaciones para la detección de efecto Hall también se han expandido a aplicaciones industriales, que ahora usan joysticks de efecto Hall para controlar válvulas hidráulicas, reemplazando las palancas mecánicas tradicionales con detección sin contacto. Dichas aplicaciones incluyen camiones mineros, retroexcavadoras, grúas, excavadoras, elevadores de tijera, etc.

Propulsión de naves espaciales

Un propulsor de efecto Hall (HET) es un dispositivo que se utiliza para propulsar algunas naves espaciales, después de que se ponen en órbita o más lejos en el espacio. En el HET, los átomos son ionizados y acelerados por un campo eléctrico. Un campo magnético radial establecido por imanes en el propulsor se usa para atrapar electrones que luego orbitan y crean un campo eléctrico debido al efecto Hall. Se establece un gran potencial entre el extremo del propulsor donde se alimenta el propulsor neutro y la parte donde se producen los electrones; por lo tanto, los electrones atrapados en el campo magnético no pueden caer al potencial más bajo. Por lo tanto, son extremadamente energéticos, lo que significa que pueden ionizar átomos neutros. El propulsor neutro se bombea a la cámara y es ionizado por los electrones atrapados. Luego, los iones y electrones positivos se expulsan del propulsor como un plasma cuasineutro, creando empuje. El empuje producido es extremadamente pequeño, con un índice de flujo másico muy bajo y una velocidad de escape efectiva/impulso específico muy alto. Esto se logra a costa de requisitos de energía eléctrica muy altos, del orden de 4 KW por unos pocos cientos de milinewtons de empuje.

El efecto Corbino

Disco Corbino – curvas desgarradas representan caminos espirales logarítmicas de electrones desviados

El efecto Corbino es un fenómeno relacionado con el efecto Hall, pero se utiliza una muestra de metal en forma de disco en lugar de una rectangular. Debido a su forma, el disco de Corbino permite la observación de la magnetorresistencia basada en el efecto Hall sin el voltaje Hall asociado.

Una corriente radial a través de un disco circular, sujeta a un campo magnético perpendicular al plano del disco, produce un "circular" corriente a través del disco.

La ausencia de los límites transversales libres hace que la interpretación del efecto Corbino sea más sencilla que la del efecto Hall.