L’effetto Hall è la comparsa di una differenza di potenziale trasversale in un conduttore o semiconduttore percorso da corrente quando è immerso in un campo magnetico. Nasce dalla componente magnetica della forza di Lorentz, che devia i portatori di carica verso un lato del campione.
Se una corrente scorre lungo x e il campo magnetico è diretto lungo z, le cariche si accumulano lungo y fino a generare un campo elettrico Hall che equilibra la deviazione magnetica:
Da cui:
Per una lastra di spessore t, corrente I, densità di portatori n e carica elementare q, la tensione Hall ideale è:
Il segno di V_H permette di distinguere il tipo dominante di portatore: elettroni nei conduttori metallici e in semiconduttori di tipo n, lacune nei semiconduttori di tipo p.
| Grandezza | Significato operativo |
|---|---|
| V_H | Tensione misurata tra le facce laterali del campione. |
| B | Campo magnetico perpendicolare alla corrente. |
| I | Corrente longitudinale applicata. |
| n | Densità volumica dei portatori mobili. |
| t | Spessore del campione nella direzione del campo magnetico. |
L’effetto Hall è usato per sensori di campo magnetico, misura di corrente senza contatto, caratterizzazione di semiconduttori, encoder, tachimetri e dispositivi automotive. In laboratorio fornisce una misura diretta del coefficiente di Hall:
Il modello elementare vale quando il materiale può essere trattato con un solo tipo dominante di portatore. Nei semiconduttori reali, nei materiali anisotropi o nei regimi ad alto campo possono comparire correzioni legate a mobilità, temperatura e geometria dei contatti.
Vedi anche: forza di Lorentz, campo elettrico, campo magnetico.