Ключовата разлика между ефекта на Хол и квантовия ефект на Хол е, че ефектът на Хол се проявява главно при полупроводници, докато квантовият ефект на Хол се проявява главно в метали.
Ефектът на Хол се отнася до генерирането на електрически потенциал, перпендикулярен както на електрически ток, протичащ през проводящ материал, така и на външно магнитно поле, приложено под прав ъгъл към тока при прилагане на магнитното поле. Този ефект е наблюдаван през 1879 г. от Едуин Хол. Квантовият ефект на Хол е открит по-късно, като производна на ефекта на Хол.
Какво е ефект на Хол?
Ефектът на Хол се отнася до създаването на разлика в напрежението, която е напречна на електрически ток и на приложено магнитно поле. Тук разликата в напрежението възниква през електрически проводник. Електрическият ток се произвежда от този електрически проводник и магнитното поле, приложено към него, е перпендикулярно на тока. Този ефект е открит от Едуин Хол през 1879 г. Той също така изобретява коефициента на Хол, който е отношението на индуцираното електрическо поле към произведението на плътността на тока и приложеното магнитно поле. Стойността на този коефициент е характеристика на материала, от който е направен проводникът. Следователно стойността на този коефициент зависи от вида, броя и свойствата на носителя на заряд, който съставлява тока.
Ефектът на Хол възниква поради естеството на тока в проводника. Като цяло електрическият ток включва движението на много малки носители на заряд като електрони, дупки, йони или и трите. Когато има магнитно поле, тези заряди са склонни да изпитват сила, наречена сила на Лоренц. Когато няма такова магнитно поле, зарядите са склонни да следват приблизително права линия на видимост между сблъсъци с примеси.
Освен това, когато магнитно поле е приложено перпендикулярно, пътят на зарядите между сблъсъци има тенденция да се извива; по този начин подвижните заряди се натрупват върху едната страна на материала, оставяйки равни и противоположни заряди изложени на другата страна. Този процес води до асиметрично разпределение на плътността на заряда в елемента на Хол, което възниква от силата, която е перпендикулярна както на линията на видимост, така и на приложеното магнитно поле. Разделянето на тези заряди създава електрическо поле. Това се нарича ефект на Хол.
Какво е квантов ефект на Хол?
Квантовият ефект на Хол е квантово-механична концепция, която възниква в 2D електронна система, която е подложена на ниска температура и силно магнитно поле. Тук „проводимостта на Хол“претърпява квантови преходи на Хол, за да приеме квантуваните стойности на определено ниво. Математическият израз за квантовия ефект на Хол е както следва:
Проводимост на Хол=Iканал/VХол=v.e2/h
Ichannel е токът на канала, VHall е напрежението на Хол, e е елементарният заряд, h е константата на Планк и v е префактор, наречен фактор на запълване, който е или цяло число, или дробна стойност. Следователно можем да идентифицираме, че квантовият ефект на Хол е цяло число от дробния квантов ефект на Хол в зависимост от това дали „v“е съответно цяло число или дроб.
Целочисленият квантов ефект на Хол има специфична особеност, а именно, постоянството на квантуване, когато електронната плътност варира. Тук електронната плътност остава постоянна, когато нивото на Ферми е в чиста спектрална празнина; по този начин тази ситуация съответства на такава, при която нивото на Ферми е енергия с крайна плътност на състоянията, въпреки че тези състояния са локализирани. Когато разглеждаме фракционния квантов ефект на Хол, той е по-сложен, тъй като съществуването му се основава основно на електрон-електронните взаимодействия.
Каква е разликата между ефекта на Хол и квантовия ефект на Хол?
Ключовата разлика между ефекта на Хол и квантовия ефект на Хол е, че ефектът на Хол се проявява главно в полупроводници, докато квантовият ефект на Хол се проявява главно в метали. Друга важна разлика между ефекта на Хол и квантовия ефект на Хол е, че ефектът на Хол възниква там, където има слабо магнитно поле и средни температури, докато квантовият ефект на Хол изисква по-силни магнитни полета и много по-ниски температури.
Инфографиката по-долу обобщава разликите между ефекта на Хол и квантовия ефект на Хол.
Резюме – Ефект на Хол срещу Квантов ефект на Хол
Квантовият ефект на Хол произлиза от класическия ефект на Хол. Ключовата разлика между ефекта на Хол и квантовия ефект на Хол е, че ефектът на Хол се проявява главно върху полупроводници, докато квантовият ефект на Хол се проявява главно в метали.
