Materiales para la electrónica
Efecto Hall
Las mediciones de conductividad son insufi–
cientes para conocer el número de portadores
por unidad de volumen
(11).
la movilidad de los
portadores
(Il)
o para conocer la carga del por–
tador que se mueve. Las mediciones de Hall
y
las de conductividad permiten conocer estas va–
riables.
En este experimento se tiene presente un cam–
po eléctrico que produce una corriente en el ma–
terial que quiere medirse. Adicionalmente, se
aplica un campo magnético transversal a la co–
rriente, como se ve en la siguiente figura:
.,
---+E
,/B
Figura 11.11 . Geometrra para la medición del voltaje
de Hall.
Los electrones que se desplazan a través de la
muestra por el campo eléctrico E, sienten la pre–
sencia del campo magnético B. En la geometría
de la figura anterior, la fuerza tendría la siguiente
expresión:
k
F =qvx B=qv
r
V
y v, =q(vyB,l -vrB,J}
O O
B,
La componente de la fuerza que producirá el
voltaje de Hall es la que mueve
lb..
electrones en
la dirección de la
"y".
F
=
-qv,B,
=
qEy
Con la expresión misma de la conductividad
eléctrica, el campo eléctrico de Hall toma la si–
guiente forma :
-BJ
E
=--'
y
Ilq
(11.17)
Midiendo el campo magnético aplicado
(B,),
la densidad de corriente que pasa por el material
U,)
y
el campo eléctrico de Hall (E
y ),
es posible
obtener la densidad de los portadores de carga
(11).
Por medio del signo del voltaje de Hall po–
demos conocer qué se mueve, si una partícula
positiva o una negativa. Mid iendo la conductivi–
dad es posible calcular la movilidad.
La anterior descripción puede ilustrarse con
las siguientes afirmaciones. La formación de un
voltaje de Hall es diferente para cargas de dife–
rente signo. Supongamos que aplicamos un po–
tencial positivo en
x
= O Y uno negativo en
x
=
L:
Si la corriente eléctrica está formada por
electrones, el campo eléctrico de la batería
tenderá a moverlos hacia
x
=
O, mientras
que el ca mpo magnético los mueve hacia
y=o.
• Si la corriente eléctrica está formada por
cargas positivas, el campo eléctrico de la
batería tenderá a moverlos hacia
x
=
L,
mientras que el campo magnético los mue–
ve hacia
y
=
Q.
Estas cargas acumuladas en ambos casos in–
ducen cargas en la otra superficie; esto es, el
campo magné tico produce una diferencia de po–
tencial a través del material
y
únicamente con
medir su polaridad sabremos si se mueve una
carga positiva o negativa.
Para finalizar esta sección, se puede mencio–
nar un estado de conducción poco usual llamado
estado superconductor. La mayoría de los mate–
riales presentan a temperatura ambiente un cier–
to grado de resistencia al paso de la corriente
eléctrica. En unos cuantos mate riales,
y
usual–
mente a tempernturas bajas, se presenta una pér–
dida total de la resistencia eléctrica. Es altamente
deseable contar con este tipo de materiales, pero
en la actualidad no se cuenta con materiales que
sean buenos candidatos para aplicaciones comu–
nes. La investigación en estos materiales es muy
activa en la actualidad.
Algunas de las propiedades de estos materia-
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1...,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39 41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,...131