Svenska ElektronikForumet

Jag har bara en fråga.

Jobbar du på PHYWE eller är du på annat sätt en forskare?

Du är ju liksom respektingivande kunnig inom detta område.

Jag känner mig hedrad att du ens orkar bemöta mitt svammel

Jag ska försöka få Hall-indikation i mitt laminat men jag är ytterst tveksam till att jag kommer lyckas.

Känner mig som en mycket intresserad men hopplös amatör

MVH/Roger
PS
Hur kan Hall-effekten ändra tecken beroende på typ av metall?

Kom på att min formel ju var felaktig, rätt ska vara:

\(F_q=vXB\)

och efterson qnv==J

\(F=JXB\)

som jag dock först hade i huvet men sen drog mig till minnes mina studier inom plasmafysik och trodde jag förstog nåt

Det lustiga med den formeln är också att man faktiskt kan bygga sig en plasma-motor på det sättet.

Allt man behöver är laddningsbärare modell joner, där jag faktiskt tom spånat på vatten, sen biaserar man allt på samma sätt som Hall dvs om du har två plattor i aktern på en båt (placerade så att de utgör noll vattenmotstånd) och sedan applicerar ett magnetfält uppifrån (eller från sidan) så kommer det skapas en kraft framåt.

Fast det är klart, det kan ju inte bli någon långvarig ström av joner (i kopparkablarna)

>>Jobbar du på PHYWE eller är du på annat sätt en forskare?

Nej, men jag är fysiker som mest jobbat som civing, numera pensionerad.
Därför har jag tid att göra den här typen ax experiment.
Och tycker fortfarande att det är roligt.

Varför hallkoefficienten är positiv för vissa metaller och negativ för
andra är svårt att förklara kort. Man kan kanske se det som att metaller
såväl som halvledare leder både elektroner och hål.

SvenW skrev:>>Jobbar du på PHYWE eller är du på annat sätt en forskare?

Nej, men jag är fysiker som mest jobbat som civing, numera pensionerad.
Därför har jag tid att göra den här typen ax experiment.
Och tycker fortfarande att det är roligt.

Visst är det mycket roligt att experimentera?

Jag tycker personligen det är extra roligt när man inte ens riktigt förstår vad man gör

Varför hallkoefficienten är positiv för vissa metaller och negativ för
andra är svårt att förklara kort. Man kan kanske se det som att metaller
såväl som halvledare leder både elektroner och hål.

Try me

Det behöver liksom inte vara kort...

Samtidigt börjar du kanske inse vilken idiot jag är

MVH/Roger
PS
Jag lever i villfarelsen att de enda laddingsbärarna som finns i vanliga metaller är elektroner.

Men jag har läst en kurs i halvledarteknik där man faktiskt kunde räkna med "bristen på elektroner" dvs hål som laddningsbärare.

Än idag förstår jag inte det för det enda man kan göra med t.ex kisel är att dopa det med ett ämne som ger det ett överkott på elektroner (Bor, väl?) eller ett underskott på elektroner (Fosfor, väl?).

Vilket dock i båda fallen handlar om överskott respektive underskott av samma sak dvs elektroner.

Och hur man sedan kan räkna med olika mobilitet för överskott (dvs elektroner) och underskott (dvs hål) är för mig en hel vetenskap.

>> Det behöver liksom inte vara kort...
Jo om jag skall orka...
Det är nog bättre att hänvisa till böcker som
Kittel eller Ashcroft&Mermin ...

Eller Googla på Hall effect, Drude Model.
Här är kanske en lämpligt exempel :
http://www.phys.utk.edu/labs/modphys/Hall%20Effect.pdf
Se speciellt appendix A

Intressant tråd!
Har halleffekten något samband med ledningförmågan i materialet ? Eller omvänt samband?

Lendingsförmågan ökar med koncentrationen av laddningsbärare, medan Hallkoefficienten minskar.
Så där finns väl ett samband. Men det finns andra saker som påverkar, t.ex. kollisionstvärsnitt och bandstruktur,
så det är väl inte alltid så enkelt att räkna ut hur det blir.

Vill bara säga att jag tycker det är mycket skumt hur Hall-koeficienten minskar med ökad koncentration av laddningsbärare och har omvänt tecken för vissa metaller samtidigt som den dessutom är oberoende av temperatur.

Jag menar, för en magnet mot ett elektronrör som lyser blått (vilket är vanligt för friska rör av någon kufisk anledning) så komer du att få se det blåa mönstret förändras.

Iom Lorenz-kraften (LF)

\(F=qvXB\)

så är detta inte så konstigt.

Dock snackar vi fria laddningsbärare/elektroner som har "full" mobilitet.

Samtidigt tycker jag att LF borde bygga upp en potentialskillnad på samma sätt oavsett material laddningar finns i.

Och ju fler laddningar, desto lättare och därmed högre potential borde man få.

Jag har fortfarande inte studerat Hall-fenomenet ytterligare för jag är helt enkelt en sån som vill tänka själv.

Och en Hall-potential borde lättare kunna byggas upp om det finns många laddningsbärare.

Dessutom har jag aldrig hört talas om att det i vanliga "odopade" metaller som Zn/Cu skulle finnas några andra typer av laddningsbärare än elektroner.

Men det gör det tydligen.

Och jag finner det ytterst fascinerande!

MVH/Roger

Nu har jag laddat upp dina intressanta länkar till min webmejl varvid jag i morgon kommer att printa ut dom på jobbet för att studera dom närmare.

Jag har nämligen i Physicsforums.com ställt frågan om varför Hall byter tecken för två olika metaller.

Svaret jag fick var att det gör dom inte.

Han påstog att alla metaller har samma typ av "major carriers" dvs elektroner (vilket jag tjatat om från första början).

Dock tycker jag din "forskarrapport" visar på ett mycket trovärdigt sätt att Hall-koefficienten för Cu och Zn skiljer sig mest anmärkningsvärt i tecken.

Sedan fick jag denna denna länk: http://www.copper.org/resources/propert ... rties.html

där Hall-koefficienten är negativ för koppar (kommer inte ihåg vilken av Cu/Zn som var vad i din rapport men det ger sig när jag printat ut dom).

Nu skall här studeras

Tack för länkarna och din passion!

MVH/Roger

Nu tror jag faktiskt jag lyckats påvisa Hall-effekten.

Experimentet började med att jag märkte att när jag kopplade in mitt agg fick jag rätt rejäl 50Hz.

Skåpet och funktionsgeneratorn (FG) är galvaniskt separerade från skyddsjorden (dock hänger FG och skåp ihop, korkat nog).

Tänkte då att jag isolerar agget också från skyddsjorden.

Använde då ett jordat grenuttag och kopplade naturligtvis ihop alla tre jordmässigt

Men, de var isolerade från skyddsjorden.

Nåväl, när jag först fick 50Hz beslöt jag mig uppgivet för 6V-batteri (4XAA) istället (fick faktiskt 3A ur det batteripacket).

Utsignalen blev då fin om än lite brusig (50mVpp, 10Hz mestadels 10mVpp HF).

Sen när jag labbade vidare så kunde jag först märka att den 10000ggr förstärkandes CA3140 reagerade dynamiskt på magneten.

Häftigt, tänkte jag.

Här har vi nåt.

Sen fattade jag att jag bara skickat magnetfält genom "loopen" som förbinder laminatet dvs skapat en MM-pickup

Sen la jag emellertid en plastpåse mellan laminat och magnet samt lyfte upp magneten, kollade bias, sänkte ner magneten och kollade eventuellt utslag.

Gissa om jag blev förvånad när jag faktiskt fick ut 0,2V DC över bias vid ena riktningen på strömmen och -0,2V DC vid andra riktningen på strömmen.

Jag är inte 100% säker på det här för när jag försökte repetera och dokumentera grejerna så råkade jag kortsluta minusingången (4,5V) med jord (0V) via 100 Ohm och detta verkar ha skadat OP.

Så jag bytte OP och fortsatte mina försök.

Denna gången dock med agget som hjälp (för batteripacket laddades snabbt ur, test gav 3A).

Utsignalen utan ström och magnetfält blev då rent brus biaserat över c.a 9/2V (enligt ovan).

När jag sedan applicerade ström, drev bias iväg beroende på hur mycket ström jag injicerade.

Tyckte det var mycket konstigt för ström och Vh är ortogonal.

Sen kom jag emellertid på att jag dragit ihop alla tre chassina så att t.ex prob-jorden kortslöt till agg-minus

Jag har nu bestämt mig för att dra om elen.

Alla tre kommer kopplas in i ett ojordat grenuttag (som då isolerar alla chassin både från vägg och varandra).

Just nu sitter alltså alla i ett jordat grenuttag med en ojordad kabel till min skyddsjordade vägg.

Sen kan jag dra ihop allihopa precis hur fan jag vill (och bara observera vart jag sätter respektive chassi).

MVH/Roger
PS
Jag vill bestämt att FG och skåp skall vara isolerade från skyddsjord. Detta för att FG alltid ska vara inkopplad med sin Sync-OUT till skåpet samtidigt som skåpet skall kunna mäta med jord-tåtar precis där jag vill. Vill man att FG-jord skall vara skild från skåp-jord får man helt enkelt koppla ur synk-kabeln.

Det är fan att man ska behöva ha batterier för att kunna labba ordentligt!

Här kommer några bilder från min "forskning".

Den ena visar bruset (50mV/DIV).

Den andra uppkopplingen (även om inte batteripacket kom med ordentligt)

MVH/Roger

När man letar efter svaga signaler är det bra med lågbrusig förstärkningsteknik.
Nyckelordet är då impedansmatchning.

Ett kopparlaminat har en resistans på någon milliohm per dimesionslös kvadrat.
Hallgivaren får alltså en impedans av samma storleksordning.

En MOS-transistor som ingångssteget i CA3140 kräver källimpedanser på kOhm
om det skall matcha.

Det enda sättet att matcha milliohm är att använda transformator,
och Z går som N1/N2 i kvadrat.
Då krävs det också växelström, vilket inte är något problem.
Hallelementet beter sig som en resistansbrygga, och det går lika bra med
växelström. Ca 1 kHz är lagom, men frekvensen är okritisk.

Man kan använda transformator även på drivsidan och då får man
lätt 10A från en transformator matad från en vanlig funktionsgenerator.
Man gör lätt lämpliga transformatorer mha ferritkärnor.
Ju större kärnor ju enklare men också lite dyrare.

Att mäta halleffekten med enbart likström är _mycket_ svårare.

SvenW skrev:När man letar efter svaga signaler är det bra med lågbrusig förstärkningsteknik.
Nyckelordet är då impedansmatchning.

Lågbrusig förstår jag men impedansmatchning har jag svårare för att förstå (dämpar ju signalen med -6dB).

Fast här känner jag faktiskt till hur man medvetet missanpassar HF-transistorer i LNAs.

Ett kopparlaminat har en resistans på någon milliohm per dimesionslös kvadrat.
Hallgivaren får alltså en impedans av samma storleksordning.

Ok

En MOS-transistor som ingångssteget i CA3140 kräver källimpedanser på kOhm
om det skall matcha.

Intressant

Dock fanns tyvärr inte "din" OP i DIL8, endast SOIC8 eller vad det nu heter.

Det enda sättet att matcha milliohm är att använda transformator,
och Z går som N1/N2 i kvadrat.
Då krävs det också växelström, vilket inte är något problem.
Hallelementet beter sig som en resistansbrygga, och det går lika bra med
växelström. Ca 1 kHz är lagom, men frekvensen är okritisk.

Får gå över till det när jag känner jag verkligen har misslyckats.

Man kan använda transformator även på drivsidan och då får man
lätt 10A från en transformator matad från en vanlig funktionsgenerator.

10A från funktionsgenerator, väldigt intressant (låg spänning naturligtvis).

Man gör lätt lämpliga transformatorer mha ferritkärnor.

Funkar mina 58-746-72?

Eller kanske mina järnpulvertoroider 58-730-96?

Att mäta halleffekten med enbart likström är _mycket_ svårare.

Fast skam den som ger sig

MVH/Roger
PS
I AC-fallet indikerar man alltså teckenändringen hos Vh (och material) mha fasskillnad drivning-mätning?

Jag vill emellertid hellre se själva Hall-spänningen som funktion av riktningen av den höga ström jag lagt på och vid det magiska tillskottet av ett starkt magnetfält.

Jag vill ha en DC-mässig indikation på Hall-spänningens funktion av ström och magnetfält.

Det kan vara intressant att veta att jag ställt frågan om varför tecknet hos Hall faktiskt tycks vara olika för olika (odopade) metaller där det är allmänt erkänt att laddningsbärarna inte är annat än elektroner.

Jag har nog sagt det här förut, men det är värt att upprepas. Speciellt pga det faktum att fysikerna hos physicsforums.com faktiskt mest tycks famla i mörkret när dom försöker förklara fenomenet.

Ferritstavar är också antenner och därför inte helbra. Järmpuvlermatrial går bra, men permeabiliteten (lednigsförmågan för magnetiskt flöde)
är kanske inte alltid så hög. Är den låg behövs fler varv.
Bäst är ferrittoroider med hög permeabilitet, med toroider är jobbiga att linda.
Enklast kanske med kärnor av typen ETD. Och, som sagt, stor kärna ger färre varv men de kostar också lite mer.

Att göra om växelspänning till likspänning äŕ inte så märkvärdigt. Diodbrygga eller analogswitch t.ex. HC4066.
Googla på lock-in-amplifier eller homodyndetektor.


Om det är "allmänt erkänt att laddningsbärarna inte är annat än el ektroner" så är det väl ungfär som bubblorna i ett ölglas.
I ölglaset finns bara vätska och bubblorna är ju egentligen ingenting. Bara hål som går mot gravitationsfältet.

I metaller beror det på hur bandstrukturen ser ut om laddningbärarna beter sig som positiva hål eller negativa elektroner.
Just Hall-effekten visar att de som beter sig som hål överväger i många metaller.
För att förstå detta ordentligt måste man nog läsa en god bok i ämnet eller gå en kurs i "Solid State Physics".

SvenW skrev:Ferritstavar är också antenner och därför inte helbra. Järmpuvlermatrial går bra, men permeabiliteten (lednigsförmågan för magnetiskt flöde)
är kanske inte alltid så hög. Är den låg behövs fler varv.
Bäst är ferrittoroider med hög permeabilitet, med toroider är jobbiga att linda.
Enklast kanske med kärnor av typen ETD. Och, som sagt, stor kärna ger färre varv men de kostar också lite mer.

Ok

Att göra om växelspänning till likspänning äŕ inte så märkvärdigt. Diodbrygga eller analogswitch t.ex. HC4066.
Googla på lock-in-amplifier eller homodyndetektor.

HC4066 är jag välbekant med, resten lovar jag googla på.

Om det är "allmänt erkänt att laddningsbärarna inte är annat än el ektroner" så är det väl ungfär som bubblorna i ett ölglas.
I ölglaset finns bara vätska och bubblorna är ju egentligen ingenting. Bara hål som går mot gravitationsfältet.

Asrolig analogi

I metaller beror det på hur bandstrukturen ser ut om laddningbärarna beter sig som positiva hål eller negativa elektroner.
Just Hall-effekten visar att de som beter sig som hål överväger i många metaller.

Mycket intressant!

För att förstå detta ordentligt måste man nog läsa en god bok i ämnet eller gå en kurs i "Solid State Physics".

Tack för att du säger "man"

MVH/Roger
PS
Jag har mer formella baskunskaper än du kanske tror

formella baskunskaper... Kanske lärare, ingenjör , doktorand eller vad? Själv är jag pensionär.