{"id":100140,"date":"2024-07-17T10:53:46","date_gmt":"2024-07-17T08:53:46","guid":{"rendered":"https:\/\/www.linseis.com\/non-categorizzato\/misurazioni-delleffetto-hall-in-corrente-continua-e-alternata\/"},"modified":"2026-01-13T08:30:47","modified_gmt":"2026-01-13T07:30:47","slug":"misurazioni-delleffetto-hall-in-corrente-continua-e-alternata","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.linseis.com\/it\/conoscenza\/misurazioni-delleffetto-hall-in-corrente-continua-e-alternata\/","title":{"rendered":"Misurazioni dell’effetto Hall in corrente continua e alternata"},"content":{"rendered":"\t\t
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Misurazioni dell'effetto Hall in corrente continua e alternata<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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L’analisi dell’effetto Hall di un materiale viene utilizzata in particolare per determinare il coefficiente di Hall, la concentrazione dei portatori di carica, il tipo di portatore di carica e la mobilit\u00e0. In questo modo \u00e8 possibile valutare e ottimizzare le prestazioni dei materiali utilizzati in un componente elettronico, ad esempio nella tecnologia termoelettrica, nella tecnologia delle celle solari o nell’elettronica organica.
L’effetto Hall si verifica quando un campo magnetico viene applicato perpendicolarmente a un conduttore portatore di corrente e descrive il fenomeno della creazione di una tensione perpendicolare sia alla direzione del flusso di corrente che al campo magnetico. Questa tensione \u00e8 chiamata tensione di Hall, solitamente VH, e pu\u00f2 essere calcolata come segue, <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tdove RH \u00e8 la costante di Hall dipendente dal materiale, I \u00e8 l’intensit\u00e0 della corrente attraverso il conduttore, B \u00e8 l’intensit\u00e0 del campo magnetico e d \u00e8 lo spessore del conduttore parallelo alla direzione del campo magnetico.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tIl segno della tensione di Hall indica il tipo di portatore di carica e la concentrazione del portatore di carica n pu\u00f2 essere determinata tramite e, la carica elementare. La mobilit\u00e0 \u00b5 pu\u00f2 essere calcolata utilizzando la costante di Hall RH e la resistenza elettrica \u03c1. Idealmente, la tensione di Hall dovrebbe essere nulla in assenza di un campo magnetico applicato, ma in realt\u00e0 si pu\u00f2 osservare una piccola tensione di offset, a cui contribuiscono una tensione di disallineamento VMA e una tensione termoelettrica VTE. La tensione di disallineamento \u00e8 proporzionale alla resistivit\u00e0 e alla corrente e dipende dalla geometria del campione. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Con una \n Misura di Van der Pauw<\/strong>\n<\/a> ad esempio, l’ideale sarebbero quattro contatti puntuali all’angolo di un campione quadrato perfettamente uniforme. Il fattore di disallineamento e la tensione sarebbero quindi pari a zero. Nelle misurazioni pratiche, tuttavia, si verificano solitamente delle deviazioni dal caso ideale. Poich\u00e9 durante le misurazioni vengono messi a contatto due materiali, il materiale e il materiale di contatto, si verificano anche effetti termoelettrici che portano a un contributo di offset della tensione termoelettrica. Ci\u00f2 si traduce nella seguente equazione per la tensione misurata Vm, dove \u03b1 \u00e8 il cosiddetto fattore di offset. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Per le misurazioni di Hall si utilizzano solitamente campi magnetici in corrente continua<\/strong>. In questo caso, le due tensioni di offset che si verificano possono essere eliminate invertendo il campo magnetico e la corrente. La tensione termoelettrica viene eliminata commutando la corrente, mentre l’inversione del campo magnetico permette di eliminare la tensione di spostamento. <\/p>\n

Nei materiali con bassa mobilit\u00e0, soprattutto al di sotto di 1 cm2\/Vs, la tensione di spostamento e la tensione termoelettrica sono molto pi\u00f9 elevate rispetto alla tensione di Hall,<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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per cui il metodo di misurazione del campo DC raggiunge i suoi limiti, in quanto \u00e8 estremamente difficile estrarre la piccola tensione di Hall dalla tensione totale misurata.

In questo caso, si \u00e8 affermato il metodo della corrente alternata, che offre soluzioni migliori per analizzare le propriet\u00e0 dei materiali a bassa mobilit\u00e0. Poich\u00e9 la tensione di Hall \u00e8 proporzionale al campo magnetico, la tensione di Hall generata da un campo magnetico alternato \u00e8 anche un segnale di corrente alternata. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Il vantaggio \u00e8 che la tensione di sequenza zero e la tensione termoelettrica non dipendono dal campo magnetico e sono quindi tensioni continue, per cui possono essere separate con relativa facilit\u00e0. Nell’esperimento, l’utilizzo di un amplificatore lock-in nell’elettronica di misura permette di separare con precisione il segnale AC desiderato dal segnale DC indesiderato. Tuttavia, nella tensione misurata c’\u00e8 un nuovo termine che \u00e8 proporzionale alla derivata temporale del campo magnetico e all’induttanza del campione, oltre che ai conduttori utilizzati nella misurazione. La tensione misurata pu\u00f2 quindi essere scritta come segue, <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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dove \u03b2<\/strong> indica la costante di proporzionalit\u00e0. Poich\u00e9 il nuovo termine \u00e8 indipendente dalla corrente, pu\u00f2 essere eliminato con l’inversione di corrente. Inoltre \u00e8 sfasato di 90\u00b0 rispetto al segnale AC, quindi la risoluzione di fase dell’amplificatore lock-in pu\u00f2 eliminare questo nuovo termine. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\tIn sintesi, il metodo AC pu\u00f2 essere utilizzato per determinare mobilit\u00e0 dell’ordine di 10-3 cm2\/Vs, un fattore 1000 inferiore rispetto al metodo in campo DC. Questo \u00e8 particolarmente vantaggioso nel campo del fotovoltaico e delle applicazioni di energia alternativa, oltre che per i materiali elettronici organici. \t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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