Efecto HallPatrón de Resistencia

Juan David Rodríguez Gómez (G12N32juandavid)

Nelson Giovanni Castro Ramírez (G12N10giovanni)

Metrologíala calidad de los productos depende de mediciones confiables que son suministradas por equipos de medición, los cuales deben ser precisos. Para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos y tener la certeza de que las mediciones efectuadas son exactas, estos instrumentos deben ser calibrados, es decir, comparados contra patrones nacionales o internacionales reconocidos, en una cadena ininterrumpida llamada trazabilidad y si esta es internacional mejor. Mediante un manejo óptimo de la metrología se asegura el uso apropiado de la tecnología, para beneficio del cliente y la protección del consumidor. De esta manera, se facilita la cooperación industrial y el intercambio comercial internacional de mercancías.

METROLOGIA

Normas

CALIDADProductividad

$ METROLOGIA

CONFIANZACALIBRACION

EFECTO HALL«Cuando se coloca un conductor de corriente en un campo magnético se genera una diferencia de potencial en una dirección perpendicular tanto a la corriente como al campo magnético»1

Este fenómeno fue observado por primera vez por Edwin Hall en 1879

Edwin Herbert Hall ( 1855-1938 )

FISICA DEL EFECTO HALL

Una lámina delgada de un material conductor o semiconductor transporta una corriente I en dirección x , en la dirección y se aplica un campo magnético uniforme

Por definición

𝐼=𝑛𝑞 𝑑

𝐵=𝑞𝑣𝑑× Para una carga n = 1

Esta fuerza sobre los electrones genera una acumulación de los mismos en el borde c, con lo cual se genera un campo eléctrico entre las cargas negativas en c y las positivas en a.

Cuando se alcanza el equilibrio los electrones ya no son desviados hacia arriba por lo cual el campo eléctrico es constante, permitiendo medir su diferencia de potencial llamado VOLTAJE HALL

Deducción expresión voltaje Hall

Fuerza magnética sobre los portadores

𝐹=𝑞𝑣 𝑑𝐵

Fuerza De Coulomb sobre los portadores

𝐹=𝑞𝐸𝐻Donde es el campo eléctrico debido a la separación de cargas𝑞𝑣𝑑𝐵=𝑞𝐸𝐻

∆𝑉 𝐻=𝐸𝐻𝑑Donde d es la separación entre los puntos c y a

∆𝑉 𝐻=𝑣𝑑𝐵𝑑Igualando se llega a

Es posible obtener la densidad de los portadores de carga midiendo la corriente en la muestra

𝑣𝑑=𝐼

𝑛𝑞𝐴

Donde A es el área de la sección transversal del conductor. 𝐴=𝑡𝑑

Finalmente para el voltaje Hall tenemos que

∆𝑉 𝐻=𝐼𝐵𝑑𝑛𝑞𝐴

∆𝑉 𝐻=𝐼𝐵𝑛𝑞𝑡

Coeficiente o Resistencia Hall

𝑅𝐻=1𝑛𝑞

Depende del material

Efecto Hall como patrón de resistencia

Efecto Hall Cuántico

Antes del descubrimiento del Efecto Hall Cuántico (EHC), utilizado actualmente para reproducir el ohm en los principales laboratorios nacionales del mundo, el Ohm se mantenía mediante un conjunto de resistores de 1 Ω, tipo Thomas.

El segundo descubrimiento clave para la metrología cuántica eléctrica fue el efecto Hall cuántico, observado por primera vez por Klaus von Klitzing en 1980. Este efecto puede observarse en dispositivos semiconductores cuando se les aplican campos magnéticos del orden de 10 Tesla (100.000 veces el campo magnético terrestre) y se enfrían a temperaturas inferiores a la del Helio líquido (4,2 K). En estas condiciones experimentales el dispositivo presenta valores cuantizados de la resistencia Hall. Se ha comprobado, con una incertidumbre de partes en 1010 que dichos valores de resistencia son independientes de variables como la corriente de medida, la temperatura o el tipo de dispositivo.

Bibliografía

1. Serway A. Raymond, Jewett John W. Física para ciencias e ingeniería con física moderna. Cengage Learning. Séptima Edición. Volumen 2. pag. 825-827

2. http://www.aragoninvestiga.org/Nuevos-patrones-electricos-basados-en-fenomenos-cuanticos/

3. http://fisica1000017.wikispaces.com/file/view/Patron+Nacional+de+Resistencia+Electrica+Cenam.pdf

4. http://www.icontec.org.co/index.php?section=93