ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ
ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରୁଥିବା ଏକ ସୁପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥରେ ପ୍ରବାହ ଦିଗକୁ (ଧରି ନିଆଯାଉ ପୂର୍ବ-ପଶ୍ଚିମ) ଲମ୍ବ ଭାବରେ ଏକ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ରଖିଲେ, ସୁପରିବାହୀର ଅନ୍ୟ ଦୁଇ ପାର୍ଶ୍ୱ (ଉତ୍ତର-ଦକ୍ଷିଣ)ରେ ଏକ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥାଏ । ୧୮୭୯ ମସିହାରେ ଏଡ୍ୱିନ୍ ହଲ୍ ଏହାର ଆବିଷ୍କାର କରିଥିବାରୁ ଏହି ପ୍ରଭାବକୁ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ (ଇଂରାଜୀରେ Hall Effect) ଓ ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟା ଯୋଗୁଁ ସୃଷ୍ଟି ହେଉଥିବା ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବକୁ ହଲ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ (ଇଂରାଜୀରେ Hall Voltage) କୁହାଯାଏ ।[୧] ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ବିବିଧ ରୂପ ଆବିଷ୍କୃତ ହେବା ପରେ ମୂଳ ପ୍ରଭାବକୁ କେହି କେହି ସାଧାରଣ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ (ଇଂରାଜୀରେ Ordinary Hall Effect) ବୋଲି ମଧ୍ୟ କହିଥାନ୍ତି ।
ଉତ୍ପ୍ରେରିତ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ରକୁ ଭାଜ୍ୟ ଓ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଘନତା-ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ସଦିଶ ଗୁଣନ ଫଳକୁ ଭାଜକ ବିଚାର କରି ଯେଉଁ ସଂଖ୍ୟା ମିଳେ ତାହାକୁ ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କ (ଇଂରାଜୀରେ Hall Co-efficient) ବୋଲି କୁହାଯାଏ । ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କ ଏକ ସୁପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥର ଅନ୍ତର୍ନିହିତ ଗୁଣ ଅଟେ ; କାରଣ ଚାର୍ଜ୍ ବାହକଙ୍କ ପ୍ରକୃତି, ସର୍ବମୋଟ ସଂଖ୍ୟା ଇତ୍ୟାଦି ଏଥିରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହର ପରିମାଣ ନିର୍ଦ୍ଧାରଣ କରନ୍ତି ଓ ପ୍ରତ୍ୟେକ ପଦାର୍ଥ ପାଇଁ ଏହା ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ।
ଆବିଷ୍କାର
ସମ୍ପାଦନା୧୮୭୯ ମସିହାରେ ମେରିଲ୍ୟାଣ୍ଡ୍ର ବାଲ୍ଟିମୋର୍ସ୍ଥିତ ଜନ୍ ହପ୍କିନ୍ସ୍ ବିଶ୍ୱବିଦ୍ୟାଳୟରେ ନିଜ ଡକ୍ଟରେଟ୍ ଡିଗ୍ରୀ ପାଇଁ ପରୀକ୍ଷଣ କରୁଥିବା ସମୟରେ ଏଡ୍ୱିନ୍ ହଲ୍ ଏହି ପ୍ରଭାବ ପ୍ରଥମ ଥର ଦେଖିଥିଲେ ।[୨] ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଆବିଷ୍କୃତ ହେବାର ୧୮ ବର୍ଷ ପୂର୍ବରୁ ହୋଇଥିବା ଏହି ପରୀକ୍ଷଣରେ ବ୍ୟବହୃତ ତାଙ୍କ ପରୀକ୍ଷା ଉପକରଣ ଓ ଏହି ପ୍ରଣାଳୀକୁ ସେତେବେଳର ଏକ ମହାନ ଆବିଷ୍କାର ବୋଲି କୁହାଗଲା ଓ ଏହାକୁ "ଚୁମ୍ବକ ଓ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହର ନୂତନ ଆବିଷ୍କୃତ କ୍ରିୟା (ମୂଳ ଇଂରାଜୀ ନାମ On a New Action of the Magnet on Electric Currents)" ନାମରେ ପ୍ରକାଶ କରାଯାଇଥିଲା । [୩][୪]
ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସମ୍ପର୍କିତ ବୈଜ୍ଞାନିକ ତତ୍ତ୍ୱ
ସମ୍ପାଦନାସୁପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥରେ ପ୍ରବାହିତ ବିଦ୍ୟୁତ୍ର ପ୍ରକୃତି ଯୋଗୁଁ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥାଏ । ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍, ଆୟନ୍ ଓ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ହୋଲ୍ ପରି ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବାହକ କଣିକାମାନଙ୍କ ଗତି ଯୋଗୁଁ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହ ହୋଇଥାଏ । ଯଦି ଏପରି ସମୟରେ ପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥ ନିକଟରେ ଏକ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ସୃଷ୍ଟି କଲେ ଏହି ଚାର୍ଜ୍ମାନଙ୍କ ଉପରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକୀୟ ବଳ (ବା ଲୋରେଂଜ୍ ବଳ) ପଡ଼େ ।[୫] ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ଅନୁପସ୍ଥିତିରେ ପରିବାହୀ ବସ୍ତୁ ମଧ୍ୟରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ଗୁଡ଼ିକ ପ୍ରାୟତଃ ଏକ ସରଳ ରେଖାରେ (ଧରି ନିଆଯାଉ ଦକ୍ଷିଣରୁ ଉତ୍ତର ଦିଗକୁ) ପ୍ରବାହିତ ହୁଅନ୍ତି । ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ଉପସ୍ଥିତିରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଉତ୍ତରରୁ ଦକ୍ଷିଣକୁ ପ୍ରବାହିତ ହୁଅନ୍ତି କିନ୍ତୁ ସରଳ ରେଖାରେ ପ୍ରବାହିତ ନ ହୋଇ ଏକ ଧନୁ ଆକାରରେ ପୂର୍ବ ସୀମା ପଟକୁ ବଙ୍କିଯାଏ । ଫଳରେ ପରିବାହୀ ବସ୍ତୁର ପୂର୍ବ ପଟେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ର ଘନତା ବଢ଼ିଯାଏ (ବିଯୁକ୍ତ ବିଭବ) ଓ ପଶ୍ଚିମ ପଟେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଘନତା ହ୍ରାସ ପାଏ (ଯୁକ୍ତ ବିଭବ) । ଏହି କାରଣରୁ ପରିବାହୀ ବସ୍ତୁର ପୂର୍ବ ଓ ପଶ୍ଚିମ ପ୍ରାନ୍ତ ମଧ୍ୟରେ ଏକ କ୍ଷୁଦ୍ର ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ଦେଖାଦେଇଥାଏ ।
ପାରମ୍ପରିକ ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଚୁମ୍ବକତ୍ତ୍ୱ ଅନୁସାରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ପ୍ରବାହର ବିପରୀତ ଦିଗରେ (ବା ହୋଲ୍ ପ୍ରବାହିତ ହେଉଥିବା ଦିଗରେ) ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହିତ ହୋଇଥାଏ । ଏହି ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହର ମାନକୁ ବୋଲି କହିବା । କେତେକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥରେ ମୁଖ୍ୟତଃ ହୋଲ୍ ପ୍ରବାହ ଘଟୁଥିବାରୁ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ବିପରୀତ ମାନଯୁକ୍ତ ହୋଇଥାଏ ।
ଏକ ସାଧାରଣ ଧାତବ ପଦାର୍ଥରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନେ ମୁଖ୍ୟ ଚାର୍ଜ୍ ବାହକ । ଧାତୁମାନଙ୍କ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଲରେଂଜ୍ ବଳର ପରିମାଣ ଜଣାଥିଲେ ହଲ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ନିର୍ଦ୍ଧାରଣ କରାଯାଇପାରିବ । ଷ୍ଟେଡ଼ି ଷ୍ଟେଟ୍ ଅବସ୍ଥାରେ ଚାର୍ଜ୍ଗୁଡ଼ିକ y-ଅକ୍ଷ ଦିଗରେ ଗତି କରନ୍ତି ନାହିଁ । ତେଣୁ ଚାର୍ଜ୍ ସଂଗୃହୀତ ହୋଇ y-ଅକ୍ଷ ଦିଗରେ ଏକ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବଳ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ ଯାହା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କ ଉପରେ ପଡ଼ୁଥିବା ଚୁମ୍ବକୀୟ ବଳର y-ଅକ୍ଷ ଶାଖା ବା ଅଂଶକୁ ପ୍ରତିହତ କରିବାରେ ସମର୍ଥ ହୁଏ । ଏଠାରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ର ବିସ୍ଥାପନ ପରିବେଗ (ଇଂରାଜୀରେ Drift Velocity)କୁ ଦ୍ୱାରା ସୂଚୀତ କରାଯାଉ । ଫ୍ଲେମିଂଙ୍କ ଡାହାଣ ହାତ ନିୟମ ଅନୁସାରେ ନିର୍ଦ୍ଧାରିତ ହୋଇପରିବ ଯାହା y-ଅକ୍ଷର ଦିଗରେ ବିଯୁକ୍ତ ମାନବିଶିଷ୍ଟ ହେବ ।
ଷ୍ଟେଡ଼ି ଷ୍ଟେଟ୍ ଅବସ୍ଥାରେ , ତେଣୁ ଏଠାରେ ର ଦିଗ y-ଅକ୍ଷର ଦିଗ ସହ ସମାନ । ଉତ୍ପ୍ରେରିତ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ର ଦିଗ ସହ ଏହା ସମାନ ନୁହେଁ । ଏଥିରୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ରର ଦିଗ ଜାଣିହେବ ।
ପତଳା ତାରମାନଙ୍କରେ ହୋଲ୍ ପରିବର୍ତ୍ତେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନେ ପ୍ରବାହିତ ହୁଅନ୍ତି । ତେଣୁ ଓ . ଆହୁରି ମଧ୍ୟ . ଏହି ସବୁ ରାଶିଙ୍କୁ ପରିବର୍ତ୍ତିତ କରି ଲେଖିଲେ
ପାରମ୍ପରିକ ହୋଲ୍ ପ୍ରବାହ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ପ୍ରବାହର ବିପରୀତ ଦିଗରେ ହୁଏ ବୋଲି ଧରାଯାଏ । ଚାର୍ଜ୍ ବାହକ ଘନତ୍ୱ ହେଲେ ଓ ହୋଲ୍ର ଚାର୍ଜ୍କୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଚାର୍ଜ୍ର ବିଯୁକ୍ତ ଭାବେ ଲେଖିଲେ ମିଳିବ । ଏଠାରେ କ୍ଷେତ୍ରଫଳ, ଓ ପ୍ରତ୍ୟେକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ର ଚାର୍ଜ୍ । ପାଇଁ ସମାଧାନ କଲେ ଆମକୁ ହଲ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବର ସମୀକରଣ ମିଳିବ :
ଯୁକ୍ତ ଚାର୍ଜ୍ ସଂଗୃହୀତ ହୋଇଥିଲେ ର ମାନ ବିଯୁକ୍ତ ହେବ (ବାମ ପଟେ ଯୁକ୍ତ ଚାର୍ଜ୍ କଣିକା ଏହାକୁ ଯୁକ୍ତ ବିଭବ ପ୍ରଦାନ କରିଥିବେ) । କେତେକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀଙ୍କ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏପରି ଦେଖାଯାଏ ।
ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କର ସମୀକରଣ ହେଲା :
ଏଠାରେ ହେଲା ବାହକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହ ଘନତ୍ୱ ଓ ହେଉଛି ଉତ୍ପ୍ରେରିତ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର । SI ଏକକରେ ଏହାକୁ ଲେଖିଲେ :
( ର ଏକକମାନଙ୍କୁ ସାଧାରଣତଃ m3/C ବା Ω·cm/Gଦ୍ୱାରା ପ୍ରକାଶ କରାଯାଏ ।) ଏହି କାରଣରୁ ପରିବାହକ ଘନତ୍ୱ ବା ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ମାପ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବାରେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଉପଯୋଗୀ ହୋଇଥାଏ ।
ହଲ୍ ପ୍ରଭାବରେ ବିଯୁକ୍ତ ଚାର୍ଜ୍ମାନଙ୍କ ପ୍ରବାହ ଦିଗ ଓ ଯୁକ୍ତ ଚାର୍ଜ୍ମାନଙ୍କ ପ୍ରବାହର ଦିଗ ଭିନ୍ନ ଓ ସେମାନଙ୍କ ବିପରୀତ ପ୍ରକୃତି ବିଷୟରେ ମଧ୍ୟ କୁହାଯାଇଛି । ପ୍ରକୃତରେ କହିବାକୁ ଗଲେ ଧାତବ ପଦାର୍ଥରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହର କାରଣ ପ୍ରୋଟୋନ୍ ନୁହଁନ୍ତି ବରଂ ଏଥିପାଇଁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଦାୟୀ ବୋଲି ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ପ୍ରଥମ ପ୍ରମାଣ ଦେଇଥିଲା । ଏତତ୍ ବ୍ୟତୀତ p-ପ୍ରକାର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କ ପରିବର୍ତ୍ତେ ହୋଲ୍ମାନଙ୍କ ମାଧ୍ୟମରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବାହିତ ହୋଇଥାଏ ବୋଲି ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ଆବିଷ୍କାର ପରେ ଜଣା ପଡ଼ିଥିଲା । ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ପ୍ରବାହ ଓ ହୋଲ୍ ପ୍ରବାହର ଦିଗ ପରସ୍ପର ବିପରୀତ ହୋଇଥିବାରୁ ଉଭୟ ପରିବାହକ କଣିକାଙ୍କ ପାଇଁ ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କର ମାନ ଏକା ରହିବା କଥା ବୋଲି ଦ୍ୱନ୍ଦ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇପାରେ । ଆଧୁନିକ ପ୍ରମାତ୍ର ଯାନ୍ତ୍ରିକ ବିଜ୍ଞାନ ସହାୟତାରେ କଠିନ ପଦାର୍ଥରେ ପରିବହନ ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ ତତ୍ତ୍ୱର ପ୍ରୟୋଗ କରି ଏହି ଦ୍ୱନ୍ଦ ଦୂର ହୋଇପାରିଛି । [୬]
ଭାନ୍ ଡର୍ ପୌଙ୍କ ଆଦର୍ଶ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ରେ ମଧ୍ୟ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ବ୍ୟତିକ୍ରମ ଦେଖାଯାଇପାରେ ଯାହା ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ପରୀକ୍ଷଣ ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ପଦାର୍ଥର ଅସମରୂପତା (ଇଂରାଜୀରେ Inhomogeneity) ଯୋଗୁଁ ହୋଇଥାଏ । ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ : n-ପ୍ରକାର ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀରେ ଯୁକ୍ତ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଦେଖାଯାଇପାରେ । [୭] ସମରୂପୀ ଓ ସମ-ବିନ୍ୟାସଯୁକ୍ତ ପଦାର୍ଥମାନଙ୍କରେ ଅଭିମୁଖତା ଅନୁପାତ (ଇଂରାଜୀରେ Aspect Ratio) ଅଧିକ ନଥିଲେ ଅକ୍ଷରୁ ଦୂରରେ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ହଲ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ଦେଖାଯାଇଥାଏ ।
ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥରେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ
ସମ୍ପାଦନାବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରୁଥିବା ଏକ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥ ନିକଟରେ ଏକ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ସୃଷ୍ଟି କଲେ ଉଭୟ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ଓ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ସହିତ ଲମ୍ବ ଭାବେ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ଉପରେ ଏକ ବଳ ପ୍ରୟୋଗ ହୁଏ । ହଲ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ପ୍ରବାହ ଦିଗ ସହ ସମାନ୍ତରାଳ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀର ଦୁଇ ବାହୁମଧ୍ୟରେ ଦେଖାଦିଏ ।
ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀରେ ଉଭୟ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଓ ହୋଲ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପରିବହନ କରୁଥିବାରୁ ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କ ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ଜଟିଳତର । କାରଣ ଉଭୟଙ୍କର ଘନତ୍ୱ ଓ ଗତିଶୀଳତା (ଇଂରାଜୀରେ Mobility) ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ । ଏକ ସାମାନ୍ୟ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କକୁ ନିମ୍ନ ସୂତ୍ର ଆକାରରେ ପ୍ରକାଶ କରାଯାଇପାରେ : [୮]
ବା : ହେଲେ ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କର ସୂତ୍ର ପରିବର୍ତ୍ତିତ ହୋଇ
- ଭାବେ ଲେଖାଯାଇ ପାରିବ ।
ଏଠାରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କ ଘନତ୍ୱ, ହୋଲ୍ମାନଙ୍କ ଘନତ୍ୱ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କ ଗତିଶୀଳତା, ହୋଲ୍ମାନଙ୍କ ଗତିଶୀଳତା ଏବଂ ହେଲା ମୌଳିକ ଏକକ ଚାର୍ଜ୍ । ବୃହତ୍ ପ୍ରୟୋଗ କ୍ଷେତ୍ରରେ ମଧ୍ୟ ଏକା ପ୍ରକାରର ସୂତ୍ରଦ୍ୱାରା ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କକୁ ପ୍ରକାଶ କରାଯାଇପାରିବ ।
ନକ୍ଷତ୍ର ସୃଷ୍ଟି ହେବାରେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ମହତ୍ତ୍ୱ
ସମ୍ପାଦନାନକ୍ଷତ୍ର ସୃଷ୍ଟି ସମୟରେ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ମହତ୍ତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଭୂମିକା ଗ୍ରହଣ କରିଥାଏ ସତ, ତେବେ ଗବେଷଣା ପାଇଁ ଉଦ୍ଦୀଷ୍ଟ ମଡ଼େଲ୍ମାନଙ୍କ[୯][୧୦][୧୧] ଅନୁଧ୍ୟାନରୁ ଜଣାପଡ଼ିଛି ଯେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଯୋଗୁଁ ମାଧ୍ୟାକର୍ଷଣୀୟ ନିପାତ ହୋଇଥାଏ ଯାହା ଫଳରେ ଆଦ୍ୟତାରା ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ ।
ପ୍ରମାତ୍ର ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ
ସମ୍ପାଦନାଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀରେ ପ୍ରସ୍ତୁତ ଧାତବ-ଅକ୍ସାଇଡ୍-ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ କ୍ଷେତ୍ର ପ୍ରଭାବିତ ଟ୍ରାଞ୍ଜିଷ୍ଟର୍ (ଇଂରାଜୀରେ MOSFET) ପରି ଯନ୍ତ୍ରରେ ବଳଶାଳୀ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ଓ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରା ଯୋଗୁଁ ପ୍ରମାତ୍ର ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ପରିଦୃଷ୍ଟ ହୋଇଥାଏ । MOSFETରେ ଦୁଇ-ଆୟାମବିଶିଷ୍ଟ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବ୍ୟବସ୍ଥା ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥାଏ । ଏଥିରେ ହଲ୍ ବୈଦ୍ୟୁତିକ ପରିବହନତା (ଇଂରାଜୀରେ Electrical Conductance) σ ପ୍ରମାତ୍ର ହଲ୍ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଯୋଗୁଁ ପ୍ରମାତ୍ର ମୂଲ୍ୟ ପ୍ରାପ୍ତ କରନ୍ତି ।
ଆବର୍ତ୍ତନ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ
ସମ୍ପାଦନାପରିବାହୀର ପାର୍ଶ୍ୱବର୍ତ୍ତୀ ବାହୁରେ କଣିକାଙ୍କ ଆବର୍ତ୍ତନ ଅନ୍ତର୍ନିହିତ ଗୁଣ ଯୋଗୁଁ ଆବର୍ତ୍ତନ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଦେଖାଯାଏ । ଏହି ପ୍ରଭାବ ପାଇଁ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ଆବଶ୍ୟକତା ନଥାଏ । ପ୍ରଥମେ ୧୯୭୧ ମସିହାରେ ଏମ୍. ଆଇ. ଡ୍ୟାକୋନୋଭ୍ ଏବଂ ଭି. ଆଇ. ପେରେଲ୍ ଏହାର ପରିକଳ୍ପନା କରିଥିଲେ ଓ ୩୦ ବର୍ଷ ପରେ ଉଭୟ ଧାତବ ଓ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ପଦାର୍ଥରେ ପରୀକ୍ଷଣଦ୍ୱାରା ଏହା ପ୍ରମାଣିତ ହୋଇଥିଲା ।
ପ୍ରମାତ୍ର ଆବର୍ତ୍ତନ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ
ସମ୍ପାଦନାମର୍କ୍ୟୁରୀ ଟେଲୁରାଇଡ୍ରେ ଦୁଇ-ଆୟାମ ପ୍ରମାତ୍ର କ୍ଷେତ୍ର ଓ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ଆବର୍ତ୍ତନ ଯୋଗୁଁ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରାରେ ଓ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ଅନୁପସ୍ଥିତିରେ ପ୍ରମାତ୍ର ଆବର୍ତ୍ତନ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ରହିଥାଏ ବୋଲି ସଦ୍ୟ ପରୀକ୍ଷଣରୁ ଜଣା ପଡ଼ିଛି ।
ଅସଂଗତ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ
ସମ୍ପାଦନାଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଲୌହ-ଚୁମ୍ବକୀୟ ଓ ଅନୁ-ଚୁମ୍ବକୀୟ ପଦାର୍ଥମାନଙ୍କରେ ଅସଂଗତ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୁଏ । ଏହା ପଦାର୍ଥରେ ସୃଷ୍ଟ ଚୁମ୍ବକଶୀଳତା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ ଓ ସାମାନ୍ୟ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବରୁ ଅଧିକତର ହୋଇଥାଏ । ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ : ନିକେଲ୍ ପରି ଧାତୁରେ କ୍ୟୁରି ତାପମାତ୍ରାରେ ଅସଂଗତ ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କ ସାମାନ୍ୟ ହଲ୍ ଗୁଣାଙ୍କଠାରୁ ପ୍ରାୟ ୧୦୦ ଗୁଣ ଅଧିକ ହୋଇଥାଏ ; କିନ୍ତୁ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରାରେ ଉଭୟ ଗୁଣାଙ୍କର ମୂଲ୍ୟ ପ୍ରାୟ ସମାନ ରହେ ।[୧୨] ଏହି ପ୍ରଭାବ ସ୍ପଷ୍ଟରୂପେ ପରିଲକ୍ଷିତ ହୋଇଥିବା ସତ୍ତ୍ୱେ ଏହାର କାରଣକୁ ନେଇ ଦ୍ୱନ୍ଦ ଲାଗି ରହିଛି । ଆବର୍ତ୍ତନ ଯୋଗୁଁ ଚାର୍ଜ୍ କଣିକାମାନଙ୍କ ବିଚ୍ଛୁରଣ ବା ସ୍ଫଟିକ ସଂବେଗ କ୍ଷେତ୍ର (k-space) ଯୋଗୁଁ ଏପରି ଅସଂଗତ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ସୃଷ୍ଟି ହୋଇପାରେ । [୧୩]
ଆୟନୀଭୂତ ବାଷ୍ପରେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ
ସମ୍ପାଦନାଆୟନୀଭୂତ ବାଷ୍ପରେ ଦେଖାଯାଉଥିବା ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଓ କଠିନ ପଦାର୍ଥମାନଙ୍କରେ ଦେଖାଯାଉଥିବା ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଯଥେଷ୍ଟ ଭିନ୍ନ । କଠିନ ପଦାର୍ଥମାନଙ୍କରେ ହଲ୍ ପାରାମିଟର୍ର ମୂଲ୍ୟ ୧ । ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ଗାଇରୋ-ଆବୃତ୍ତି Ωe ଓ କଣିକାଙ୍କ ଧକ୍କା ଆବୃତ୍ତି νର ଅନୁପାତକୁ ହଲ୍ ପାରାମିଟର୍ β କୁହାଯାଏ । ପ୍ଲାଜ୍ମା ଅବସ୍ଥାରେ ହଲ୍ ପାରାମିଟର୍ର ମୂଲ୍ୟ ପରିବର୍ତ୍ତନ ହେଉଥାଏ । βର ମୂଲ୍ୟକୁ ନିମ୍ନ ସୂତ୍ରଦ୍ୱାରା ପ୍ରକାଶ କରାଯାଇପାରିବ :
ଏଠାରେ
- ହେଲା ମୌଳିକ ଏକକ ଚାର୍ଜ୍ (ଯାହାକି ୧.୬ × ୧୦−୧୯ କୁଲମ୍)
- ହେଲା ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର (ଏକକ – ଟେସ୍ଲା)
- ହେଲା ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ବସ୍ତୁତ୍ୱ (ଯାହାର ମୂଲ୍ୟ ପ୍ରାୟ ୯.୧ × ୧୦−୩୧ କି.ଗ୍ରା.).
ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ଶକ୍ତି ସହ ସମାନୁପାତୀ ଭାବେ ହଲ୍ ପାରାମିଟର୍ର ମୂଲ୍ୟ ମଧ୍ୟ ବଢ଼ିଥାଏ ।
ପଦାର୍ଥ ମଧ୍ୟରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ମାନଙ୍କ ଗତିପଥ ଲରେଞ୍ଜ୍ ବଳ ଯୋଗୁଁ ବକ୍ର ହୋଇଯାଏ । ନିମ୍ନ ହଲ୍ ପାରାମିଟର୍ ଅବସ୍ଥାରେ ଆୟନ୍ ଓ ଅନ୍ୟ ଚାର୍ଜ୍ହୀନ କଣିକା ପ୍ରାୟ ସରଳ ରେଖାରେ ଗତି କରନ୍ତି । କିନ୍ତୁ ଉଚ୍ଚ ହଲ୍ ପାରାମିଟର୍ ଅବସ୍ଥାରେ କଣିକାମାନଙ୍କ ଗତିପଥ ଅତିମାତ୍ରାରେ ବକ୍ର ହୋଇଯାଏ । ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଘନତ୍ୱ ସୂଚକ ସଦିଶ ରାଶି J ଓ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ସୂଚକ ରାଶି E ମଧ୍ୟରେ ସମରୈଖିକ ସମ୍ପର୍କ ନଥାଏ ବରଂ ଏହି ଦୁଇଙ୍କ ମଧ୍ୟରେ θ କୋଣ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ । θକୁ ହଲ୍ କୋଣ କୁହାଯାଏ । ଏହାକୁ ବ୍ୟବହାର କରି ହଲ୍ ପାରାମିଟର୍କୁ ନିମ୍ନ ରୂପରେ ଲେଖାଯାଇ ପାରିବ :
ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ବ୍ୟବହାର ଓ ପ୍ରୟୋଗ
ସମ୍ପାଦନାଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ରର ଶକ୍ତି ମାପିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର ହେଉଥିବା ମ୍ୟାଗ୍ନେଟୋମିଟର୍ ଉପକରଣ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବର ଉପଯୋଗ କରି ନିର୍ମିତ ହୋଇଛି । ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଯୋଗୁଁ ସୃଷ୍ଟି ହେଉଥିବା ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ଅତ୍ୟନ୍ତ କ୍ଷୀଣ ହୋଇଥିବାରୁ ଏହାକୁ ଆମ୍ପ୍ଲିଫାୟାର୍ ଉପଯୋଗ କରି ପରିବର୍ଦ୍ଧିତ କରାଯାଏ । ବିଂଶ ଶତାବ୍ଦୀର ପ୍ରାରମ୍ଭରେ ଭାକ୍ୟୁମ୍ ଟ୍ୟୁବ୍ ଆମ୍ପ୍ଲିଫାୟାର୍ ଉପଲବ୍ଧ ଥିଲେ ସତ କିନ୍ତୁ ସେମାନଙ୍କ ଦାମ୍ ଖୁବ୍ ଅଧିକ ଥିଲା ଓ ସେମାନଙ୍କ ପରିଚାଳନା ପାଇଁ ବହୁ ପରିମାଣର ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଦରକାର ହେଉଥିଲା । ତେଣୁ ନିତିଦିନିଆ ପ୍ରୟୋଗଶାଳା ବ୍ୟବହାର ପାଇଁ ଏମାନେ ଅନୁପଯୁକ୍ତ ଥିଲେ । କମ୍ ମୂଲ୍ୟର ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେଟେଡ୍ ସର୍କିଟ୍ ଆମ୍ପ୍ଲିଫାୟାର୍ ଆବିଷ୍କୃତ ହେବା ପରେ ଏହାକୁ ବହୁ ପରିମାଣରେ ନିର୍ମାଣ କରାଯାଇପାରିଲା ଓ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସେନ୍ସର୍ ପରି ଯନ୍ତ୍ରରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିଲା । ବର୍ତ୍ତମାନ ସମୟରେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସେନ୍ସର୍ ସହିତ ଆନାଲଗ୍-ଡିଜିଟାଲ୍ ରୂପାନ୍ତରକ ଓ ଇଣ୍ଟର୍-ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେଟେଡ୍ ସର୍କିଟ୍ ମଧ୍ୟ ସଂଯୋଜିତ ହୋଇ ଏହାର ମାନ ବୃଦ୍ଧି ହୋଇପାରିଛି ।
ଅନ୍ୟନ୍ୟ ଉପାୟ ଅପେକ୍ଷା ଉପଯୋଗୀତା
ସମ୍ପାଦନାହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଉପକରଣକୁ ସଠିକ୍ ଭାବେ ଆବଦ୍ଧ କରି ରଖିଲେ ଏମାନଙ୍କ ଉପରେ ଧୂଳିମଳି, ପାଣି, କାଦୁଅ ଇତ୍ୟାଦିର କୌଣସି ପ୍ରଭାବ ପଡ଼େନାହିଁ । ତେଣୁ ଅବସ୍ଥିତି ନିରୂପଣ କରିବା ପାଇଁ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ବା ବିଦ୍ୟୁତ୍-ଯାନ୍ତ୍ରିକ ସେନ୍ସର୍ମାନଙ୍କ ତୁଳନାରେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସେନ୍ସର୍ ଶ୍ରେଷ୍ଠତର । ପରିବାହୀ ବସ୍ତୁରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହିତ ହେଲେ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ । ତେଣୁ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଉପଯୋଗ କରି ପ୍ରବାହ ସେନ୍ସର୍ ନିର୍ମିତ ହୋଇପାରିବ । ଏପରି ଉପକରଣର ତିନୋଟି ଟର୍ମିନାଲ୍ ଥାଏ । ଏପରି ଉପକରଣ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହର ଆଧିକ୍ୟରେ ଖରାପ ହେବାର ସମ୍ଭାବନା କମ୍ ।
ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପ୍ରୟୋଗ
ସମ୍ପାଦନା- ଫେରାଇଟ୍ ଟୋରୋଏଡ୍ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଟ୍ରାଂସ୍ଡ୍ୟୁସର୍
- ସ୍ପ୍ଲିଟ୍ ରିଂଗ୍ କ୍ଲାମ୍ପ୍-ଅନ୍ ସେନ୍ସର୍
- ଆନାଲଗ୍ ଗୁଣନ କ୍ରିୟା
- କ୍ଷମତା ବା ପାୱାର୍ ମାପ କରିବା ଯନ୍ତ୍ରରେ
- ଅବସ୍ଥିତି ଓ ଗତି ଚିହ୍ନଟ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ସେନ୍ସର୍
- ସ୍ୱୟଂଚାଳିତ ଜଳନ ଓ ଇନ୍ଧନ ବ୍ୟବହାର ପଦ୍ଧତି
- ଚକର ଘୂର୍ଣ୍ଣନ ଗଣନା କରିବା ଯନ୍ତ୍ରରେ
- ବୈଦ୍ୟୁତିକ ମୋଟର୍ର ନିୟନ୍ତ୍ରଣ
- ଶିଳ୍ପରେ ବ୍ୟବହୃତ ସେନ୍ସର୍
- ମହାକାଶଯାନର ଉତ୍କ୍ଷେପଣରେ ବ୍ୟବହୃତ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଥ୍ରଷ୍ଟର୍ମାନଙ୍କରେ
ବଡ଼ ଅକ୍ଷର
କର୍ବିନୋ ପ୍ରଭାବ
ସମ୍ପାଦନାହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ପରୀକ୍ଷଣରେ ଆୟତାକାର ପରିବର୍ତ୍ତେ ଏକ ଗୋଲାକାର ପରିବାହୀ ବ୍ୟବହାର କଲେ ଯେଉଁ ପ୍ରଭାବ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ ତାହାକୁ କର୍ବିନୋ ପ୍ରଭାବ କୁହାଯାଏ । ଗୋଲ ଆକାର ଯୋଗୁଁ ପରିବାହୀରେ ହଲ୍ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ବିଭବ ପରିବର୍ତ୍ତେ ହଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଚୁମ୍ବକୀୟ-ପ୍ରତିରୋଧକ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ । ବୃତ୍ତାକାର ପରିବାହୀରେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ପ୍ରବାହିତ ହେଉଥିବା ସମୟରେ ଏକ ଚୁମ୍ବକୀୟ କ୍ଷେତ୍ର ଏହା ନିକଟକୁ ଆସିଲେ ବୃତ୍ତାକାର ପରିବାହୀରେ ଏକ ଘୂର୍ଣ୍ଣାୟମାନ ପ୍ରବାହ ଦେଖାଦିଏ । [୧୪]
ଆହୁରି ଦେଖନ୍ତୁ
ସମ୍ପାଦନାଆଧାର
ସମ୍ପାଦନା- ↑ Edwin Hall (1879). "On a New Action of the Magnet on Electric Currents". American Journal of Mathematics. 2 (3): 287–92. doi:10.2307/2369245. JSTOR 2369245. Archived from the original on 2011-07-27. Retrieved 2008-02-28.
- ↑ Bridgeman, P. W. (1939). Biographical Memoir of Edwin Herbert Hall. National Academy of Sciences.
- ↑ "Hall Effect History". Archived from the original on 2015-05-29. Retrieved 2015-07-26.
- ↑ Ramsden, Edward (2006). Hall-Effect Sensors. Elsevier Inc. pp. xi. ISBN 978-0-7506-7934-3.
- ↑ "The Hall Effect". NIST. Archived from the original on 2008-03-07. Retrieved 2008-02-28.
- ↑ N.W. Ashcroft and N.D. Mermin "Solid State Physics" ISBN 978-0-03-083993-1
- ↑ T. Ohgaki et al. "Positive Hall coefficients obtained from contact misplacement on evident n-type ZnO films and crystals" J. Mat. Res. 23(9) (2008) 2293
- ↑ Kasap, Safa. "Hall Effect in Semiconductors" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2008-08-21.
- ↑ Mark Wardle (2004). "Star Formation and the Hall Effect". Astrophysics and Space Science. 292 (1): 317–323. arXiv:astro-ph/0307086. Bibcode:2004Ap&SS.292..317W. doi:10.1023/B:ASTR.0000045033.80068.1f. Retrieved 2015-12-20.
- ↑ Braiding, Catherine R & Wardle, Mark (2012) "The Hall effect in star formation", Macquarie University, Australia http://arxiv.org/abs/1109.1370
- ↑ Braiding, Catherine R & Wardle, Mark (2012) "The Hall effect in accretion flows", Macquarie University, Australia http://arxiv.org/abs/1208.5887
- ↑ Robert Karplus and J. M. Luttinger (1954). "Hall Effect in Ferromagnetics". Phys. Rev. 95 (5): 1154–1160. Bibcode:1954PhRv...95.1154K. doi:10.1103/PhysRev.95.1154.
- ↑ N. A. Sinitsyn (2008). "Semiclassical Theories of the Anomalous Hall Effect". Journal of Physics: Condensed Matter. 20 (2): 023201. arXiv:0712.0183. Bibcode:2008JPCM...20b3201S. doi:10.1088/0953-8984/20/02/023201.
- ↑ Adams, E. P. (1915). "The Hall and Corbino effects". Proceedings of the American Philosophical Society. American Philosophical Society. 54 (216): 47–51. ISBN 978-1-4223-7256-2. Retrieved 2009-01-24.
ଉତ୍ସ
ସମ୍ପାଦନା- Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion, Volume 1, Plasma Physics, Second Edition, 1984, Francis F. Chen
ଆହୁରି ପଢ଼ନ୍ତୁ
ସମ୍ପାଦନା- Classical Hall effect in scanning gate experiments: A. Baumgartner et al., Phys. Rev. B 74, 165426 (2006), doi:10.1103/PhysRevB.74.165426
- Annraoi M. de Paor. Correction to the classical two-species Hall Coefficient using twoport network theory Archived 2016-03-04 at the Wayback Machine.. International Journal of Electrical Engineering Education 43/4.
ଅନ୍ୟନ୍ୟ ଲିଂକ୍
ସମ୍ପାଦନା- Patents
- U.S. Patent ୧୭,୭୮,୭୯୬, P. H. Craig, System and apparatus employing the Hall effect
- U.S. Patent ୩୫,୯୬,୧୧୪, J. T. Maupin, E. A. Vorthmann, Hall effect contactless switch with prebiased Schmitt trigger
- General
- Understanding and Applying the Hall Effect
- Hall Effect Thrusters Alta Space
- Hall effect calculators
- Interactive Java tutorial on the Hall effect Archived 2014-12-21 at the Wayback Machine. National High Magnetic Field Laboratory
- Science World (wolfram.com) article.
- "The Hall Effect Archived 2008-03-07 at the Wayback Machine.". nist.gov.
- Table with Hall coefficients of different elements at room temperature Archived 2014-12-21 at the Wayback Machine..
- Simulation of the Hall effect as a Youtube video
- Hall effect in electrolytes
- Bowley, Roger (2010). "Hall Effect". Sixty Symbols. Brady Haran for the University of Nottingham.