ผลกระทบฮอลล์

ผลกระทบฮอลล์ (อังกฤษ: Hall effect) เป็นการผลิตแรงดันไฟฟ้า (แรงดันฮอลล์) ให้ตกคร่อมจากด้านหนึ่งของแผ่นตัวนำไฟฟ้าไปอีกด้านหนึ่ง แรงดันนี้จะเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กถูกใส่ตั้งฉากกับผิวหน้าของตัวนำและแรงดันกระแสตรงถูกป้อนให้กับตัวนำนั้น แรงแม่เหล็กจะบังคับให้กระแสไฟฟ้าจากแรงดันกระแสตรงให้ไหลไปตามขอบของตัวนำ มันถูกค้นพบโดยนายเอ็ดวิน ฮอลล์ในปี ค.ศ. 1879

ค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์จะถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของสนามไฟฟ้าที่ถูกเหนี่ยวนำขึ้นกับผลคูณของความหนาแน่นกระแสไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กที่ใส่เข้าไป มันเป็นลักษณะเฉพาะของวัสดุที่ทำตัวนำนั้นขึ้นมา เนื่องจากค่าของมันขึ้นอยู่กับชนิด, จำนวน, และคุณสมบัติของพาหะของประจุที่ประกอบกันขึ้นเป็นกระแสไฟฟ้า

การค้นพบ

ผลกระทบฮอลล์ถูกค้นพบในปี 1879 โดยนายเอ็ดวิน เฮอร์เบิร์ต ฮอลล์ในขณะที่เขากำลังอยู่ระหว่างการศึกษาระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Johns Hopkins ในเมืองบัลติมอร์ รัฐแมรีแลนด์ เขาทำการวัดผลกระทบเล็ก ๆ ที่เกิดขึ้นในอุปกรณ์ที่เขาใช้ เป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่เกิดขึ้น 18 ปีก่อนการค้นพบอิเล็กตรอนและถูกเผยแพร่ภายใต้ชื่อ "บนกิจกรรมใหม่ของแม่เหล็กที่กระทำบนกระแสไฟฟ้า"

ทฤษฎี

ผลกระทบฮอลล์เกิดจากธรรมชาติของกระแสในตัวนำ กระแสเป็นการเคลื่อนที่ของพาหะของประจุ (อังกฤษ: charge carrier) ขนาดเล็กหลาย ๆ ตัว ซึ่งโดยปกติพาหะจะเป็นอิเล็กตรอน, โฮล, ไอออนหรือทั้งสามอย่าง (ดู การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน) เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก ประจุเหล่านี้ต้องเจอกับแรงหนึ่งที่เรียกว่าแรงลอเรนซ์ เมื่อสนามแม่เหล็กด้งกล่าวหายไป ประจุทั้งหลายจะเรียงตัวตามทิศทาง'เส้นสายตา'ที่เกือบจะเป็นเส้นตรงระหว่างการชนกับสิ่งไม่บริสุทธ์, โฟนัน, ฯลฯ อย่างไรก็ตามเมื่อสนามแม่เหล็กที่มีส่วนประกอบที่ตั้งฉากถูกใส่เข้าไป เส้นทางของพาหะระหว่างการชนจะป็นรูปโค้งเพื่อที่ว่าประจุที่กำลังเคลื่อนที่จะสะสมกันบนด้านใดด้านหนึ่งของวัสดุ ซึ่งจะทำให้มีประจุขั้วตรงข้ามจำนวนที่เท่ากันปรากฏบนอีกด้านหนึ่งของวัสดุซึ่งด้านนี้จะขาดแคลนประจุที่เคลื่อนที่ได้ ผลที่ได้คือการกระจายแบบไม่สมมาตรของความหนาแน่นของประจุทั่ววัสดุนั้น การกระจายดังกล่าวจะเกิดจากแรงหนึ่ง (แกน Y) ที่ตั้งฉากกับทั้งเส้นทางกระแส'เส้นสายตา' (แกน X) และสนามแม่เหล็กที่ใส่ให้ (แกน Z) การแยกตัวของประจุจะทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่ขัดขวางการย้ายถิ่นของประจุตัวต่อไป ดังนั้นศักย์ไฟฟ้าจะมีค่าคงที่นานเท่าที่ประจุยังคงไหลอยู่

ในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเก่าอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกระแส I (โดยธรรมเนียมปฏิบัติ "กระแส" หมายถึง "การไหลของโฮล" ในทางทฤษฎี ดูกระแสไฟฟ้า) ในสารกึ่งตัวนำบางตัว "โฮล" จะไหลจริง ๆ เพราะทิศทางของแรงดันไฟฟ้าอยู่ตรงข้ามกับสูตรด้านล่าง

 

การจัดเตรียมเพื่อการวัด Hall Effect สำหรับอิเล็กตรอน ในขั้นต้นอิเล็กตรอนจะไหลตามลูกศรโค้งเนื่องจากแรงแม่เหล็ก ที่จุดหนึ่งที่ห่างจากหน้าสัมผัสที่ปล่อยกระแสเข้า, อิเล็กตรอนจะสะสมอยู่ทางด้านซ้ายและหมดหายไปจากด้านขวา, สร้างสนามไฟฟ้า ξ_y ในทิศทาง V_H แต่ V_H จะเป็นลบสำหรับสารกึ่งตัวนำบางตัวที่ "โฮล" เป็นตัวที่ไหล ในสถานะที่มั่นคง, ξ_y จะแข็งแกร่งพอที่จะหักล้างแรงแม่เหล็กได้หมด เพื่อที่ว่าอิเล็กตรอนจะไหลไปตามทิศทางลูกศรตรง (เส้นประ)

สำหรับโลหะธรรมดาอิเล็กตรอนจะเป็นพาหะของประจุเพียงอย่างเดียวเท่านั้น แรงดันไฟฟ้าฮอลล์ V_H สามารถจะหามาได้โดยการใช้แรงลอเรนซ์และจะเห็นว่าในสภาวะมั่นคงประจุจะไม่เคลื่อนที่ไปในทิศทางแกน y เพราะแรงแม่เหล็กบนอิเล็กตรอนแต่ละตัวในทิศทางแกน y จะถูกหักล้างโดยแรงไฟฟ้​​าแกน y เนื่องจากการสะสมของประจุ ตัวแปร ${\displaystyle v_{x}}$  เป็นความเร็วลอย (อังกฤษ: drift velocity) ของกระแสที่สมมติว่าที่จุดนี้จะเป็นการไหลของโฮลโดยธรรมเนียม ตัวแปร ${\displaystyle v_{x}B_{z}}$  จะมีค่าเป็นลบในทิศทางแกน y ตามกฎมือขวา

${\displaystyle \mathbf {F} =q\left[\mathbf {E} +(\mathbf {v} \times \mathbf {B} )\right]}$ 

${\displaystyle 0=E_{y}-v_{x}B_{z}}$  เมื่อ ${\displaystyle E_{y}}$  ถูกกำหนดในทิศทางแกน y, ไม่ใช่ลูกศรอย่างในรูป

ในสายไฟ อิเล็กตรอนจะไหลแทนโฮล ดังนั้น ${\displaystyle v_{x}=-v_{x}}$  และ ${\displaystyle q=-q}$  นอกจากนี้ ${\displaystyle E_{y}={\frac {-V_{H}}{w}}}$  แทนค่าการเปลี่ยนแปลงลงไปจะได้

${\displaystyle V_{H}=v_{x}B_{z}w}$ 

กระแส "โฮล" ตามธรรมเนียมปฏิบัติจะมีทิศทางของกระแสอิเล็กตรอนเป็นลบและประจุไฟฟ้าเป็นลบ ดังนั้น ${\displaystyle I_{x}=ntw(-v_{x})(-e)}$  เมื่อ ${\displaystyle n}$  คือความหนาแน่นของพาหะประจุ ${\displaystyle tw}$  เป็นพื้นที่หน้าตัด, และ ${\displaystyle -e}$  เป็นประจุของแต่ละอิเล็กตรอน เมื่อหาค่า ${\displaystyle w}$  ได้แล้วแทนค่าลงในสมการข้างต้น ก็จะได้แรงดันไฟฟ้าฮอลล์:

${\displaystyle V_{H}={\frac {I_{x}B_{z}}{nte}}}$ 

ถ้าประจุสร้างขึ้นเป็นบวก (อย่างที่มันเป็นในสารกึ่งตัวนำบางตัว) ดังนั้น ${\displaystyle V_{H}}$  ที่กำหนดให้ตามภาพน่าจะเป็นลบ (ประจุบวกน่าจะได้สร้างขึ้นทางด้านซ้าย)

ค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์ถูกกำหนดให้เป็น

${\displaystyle R_{H}={\frac {E_{y}}{j_{x}B_{z}}}}$ 

เมื่อ j คือความหนาแน่นของกระแสของอิเล็กตรอนที่เป็นพาหะและ ${\displaystyle E_{y}}$  เป็นสนามไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในหน่วย SI สมการข้างบนจึงกลายเป็น

${\displaystyle R_{H}={\frac {E_{y}}{j_{x}B}}={\frac {V_{H}t}{IB}}=-{\frac {1}{ne}}.}$ 

(หน่วยของ R_H มักจะแสดงเป็น m³/C, หรือ Ω·cm/G หรือตัวแปรอื่น) ผลก็คือ ผลกระทบฮอลล์เป็นประโยชน์อย่างมากในการเป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความหนาแน่นของพาหะหรือสนามแม่เหล็กอย่างใดอย่างหนึ่ง

คุณลักษณะหนึ่งที่สำคัญมากของผลกระทบฮอลล์ก็คือว่ามันสร้างความแตกต่างระหว่างประจุบวกที่เคลื่อนที่ในทิศทางหนึ่งและประจุลบที่จะเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม ผลกระทบฮอลล์ได้นำเสนอหลักฐานจริงครั้งแรกว่ากระแสไฟฟ้าในโลหะถูกนำพาโดยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ ไม่ใช่โดยโปรตอน ผลกระทบฮอลล์ยังแสดงให้เห็นด้วยว่าในสารบางอย่าง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารกึ่งตัวนำแบบ P) มันจะเหมาะสมกว่าที่จะคิดว่ากระแสเป็นการเคลื่อนที่ของ "โฮล" ที่เป็นบวก แทนที่จะเป็นการเคลื่อนที่โดยอิเล็กตรอนที่เป็นลบ แหล่งทั่วไปของความสับสนเกี่ยวกับผลกระทบฮอลล์ก็คือว่าโฮลจะเคลื่อนที่ไปทางซ้ายแต่ที่จริงๆแล้วอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปทางขวา ดังนั้นใครคนหนึ่งคาดว่าจะเห็นค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์มีเครื่องหมายเดียวกันทั้งอิเล็กตรอนและโฮล อย่างไรก็ตามความสับสนนี้สามารถแก้ไขได้โดยทฤษฎีควอนตัมกลที่ทันสมัย​​ของการขนส่งในของแข็ง

ตัวอย่างหนึ่งที่แสดงถึงความแตกต่างกันอาจทำให้เกิดสัญญาณปลอมของผลกระทบฮอลล์ แม้ว่าในคอนฟิกของแวน เดอร์ พอลในอุดมคติของขั้วไฟฟ้า ยกตัวอย่างเช่นผลกระทบฮอลล์ในเชิงบวกถูกสังเกตอย่างเห็นได้ชัดในสารกึ่งตัวนำแบบ N อีกแหล่งหนึ่งของของปลอม ในวัสดุเนื้อสม่ำเสมอ จะเกิดขึ้นเมื่ออัตราส่วนของตัวอย่างไม่ยาวนานมากพอ แรงดันฮอลล์ที่เต็มที่จะพัฒนาได้ในจุดที่ห่างไกลจากหน้าสัมผัสที่ใส่กระแสเท่านั้น เนื่องจากที่หน้าสัมผัสแรงดันไฟฟ้าขวางจะถูกลัดวงจรทำให้แรงดันไปอยู่ที่ศูนย์

การประยุกต์ใช้งาน

 

ล้อที่มีแม่เหล็กสองตัววิ่งผ่านตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์

ฮอลล์โพรบจะถูกใช้เป็น Magnetometers ซึ่งเป็นเครื่องมือวัดสนามแม่เหล็กหรือเครื่องมือตรวจสอบวัสดุ (เช่นท่อส่งน้ำมัน) โดยใช้หลักการของการรั่วไหลของฟลักซ์แม่เหล็ก

อุปกรณ์ที่ใช้ประโยชน์จากผลกระทบฮอลล์จะผลิตสัญญาณที่มีระดับต่ำมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณ ในขณะที่มันเหมาะสำหรับเป็นเครื่องมือห้องปฏิบัติการ ตัวขยายสัญญาณที่ใช้หลอดสุญญากาศที่มีพร้อมใช้งานในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 นั้นก็มีราคาแพงมากเกินไป อีกทั้งการบริโภคพลังงานและความไม่น่าเชื่อถือสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน แต่การพัฒนาวงจรรวมต้นทุนต่ำได้ทำให้ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์ (อังกฤษ: Hall Effect Sensor) เหมาะสำหรับการนำมาใช้ที่หลากหลาย อุปกรณ์จำนวนมากในขณะนี้ที่ใช้ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์ในความเป็นจริงจะประกอบด้วยทั้งเซ็นเซอร์ตามที่อธิบายข้างต้นรวมกับตัวขยายสัญญาณวงจรรวม (IC) เกนสูงในแค่แพคเกจเดียว ความก้าวหน้าล่​​าสุดยังมีการเพิ่มสองวงจรรวมได้แก่วงจรรวมสำหรับตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล และวงจรรวมที่มี I²C (โพรโทคอลการสื่อสารระหว่างวงจรรวม) สำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงไปยังพอร์ต I/O ของไมโครคอนโทรลเลอร์เข้าด้วยกันเป็นแพคเกจเดียว

ข้อได้เปรียบเหนือวิธีการอื่น

อุปกรณ์ผลกระทบฮอลล์ (เมื่ออยู่ในแพคเกจที่เหมาะสม) จะมีภูมิคุ้มกันต่อฝุ่น, สิ่งสกปรก, โคลน, และน้ำ ลักษณะเหล่านี้ทำให้อุปกรณ์ผลกระทบฮอลล์มีความสามารถในการตรวจจับตำแหน่งที่ดีกว่าวิธีการทางเลือกอื่นเช่นการตรวจจับแสงออพติกและไฟฟ้า

 

ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์แบบกระแสที่มีตัวขยายสัญญาณแบบวงจรรวมอยู่ภายใน ขนาดช่องวัด 8 มม แรงดันเอาต์พุตกระแสศูนย์อยู่ตรงกลางระหว่างแรงดันแหล่งจ่ายไฟที่รักษาระดับความแตกต่างกัน 4 ถึง 8 โวลต์ กระแสตอบสนองที่ไม่ใช่ศูนย์จะเป็นสัดส่วนกับแรงดันแหล่งจ่ายและเป็นเส้นตรงถึง 60 แอมแปร์เฉพาะสำหรับอุปกรณ์ขนาด 25 แอมแปร์นี้

เมื่ออิเล็กตรอนไหลผ่านตัวนำ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้น ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างเซ็นเซอร์กระแสแบบไร้การสัมผ้ส อุปกรณ์นี้มีขั้วไฟฟ้าสามขั้ว แรงดันไฟฟ้าจะถูกจ่ายคร่อมสองขั้วของเซ็นเซอร์ ขั้วที่สามจะให้แรงดันเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับกระแสที่ตรวจจับได้บนสายไฟนั้น นี้มีข้อดีหลายประการ นั่นคือไม่มีความต้านทานเพิ่มเติม (ต้วต้านทาน"shunt"จะจำเป็นสำหรับวิธีการตรวจจับกระแสที่พบมากที่สุด) ที่จำเป็นต้องใช้เพื่อแทรกมันเข้าไปในวงจรหลัก นอกจากนี้แรงดันไฟฟ้าที่ปรากฏบนสายไฟที่จะทำการตรวจวัดก็จะไม่ถูกส่งไปยังตัวเซ็นเซอร์ ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยของอุปกรณ์วัด

ข้อเสียเมื่อเทียบกับวิธีการอื่น

สนามแม่เหล็กจากสภาพแวดล้อม (เช่นจากสายไฟอื่น) อาจเพิ่มหรือลดสนามที่ Hall probe ตั้งใจที่จะตรวจสอบ ทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง นอกจากนั้น เนื่องจากแรงดันฮอลล์มักจะมีค่าเป็นมิลลิโวลต์ เอาต์พุตจากตัวรับรู้ชนิดนี้จึงไม่สามารถนำมาใช้เพื่อขับตัวกระตุ้นให้ทำงานได้โดยตรงแต่จะต้องมีการขยายสัญญาณก่อนโดยวงจรทรานซิสเตอร์

มีหลายวิธีในการตรวจวัดตำแหน่งต่าง ๆ ของชิ้นส่วนต้าง ๆ ที่อยู่ภายในระบบแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรง รวมถึง I) ผลกระทบฮอลล์ II) การตรวจจับแสงด้วยตัวถอดระหัสแบบแสงมืด (อังกฤษ: light-dark position encoder) เช่นจานรหัสสีเทา (อังกฤษ: Gray code disk) และ III) แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำโดยการเคลื่อนที่โลหะหลักที่สอดเข้าไปในหม้อแปลง เมื่อนำฮอลล์มาเปรียบเทียบกับวิธีการที่ไวต่อแสง มันจึงยากกว่าที่จะได้ตำแหน่งที่แน่นอนด้วยการใช้ฮอลล์ การตรวจสอบด้วยฮอลล์จะไวต่อสนามแม่เหล็กที่กระจัดกระจาย

การใช้ในงานร่วมสมัย

ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์พร้อมที่จะนำมาใช้จากหลายผู้ผลิตที่แตกต่างกันและมันอาจจะถูกใช้ในตัวรับรู้อื่นหลายอย่างเช่นตัวรับรู้ความเร็วการหมุน (ล้อจักรยาน, ฟันเกียร์, เครื่องวัดความเร็วยานยนต์, ระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์), ตัวรับรู้การไหลของของไหล, ตัวรับรู้กระแส, และตัวรับรู้ความดัน การใช้งานทั่วไปจะสามารถพบได้ในงานที่มักจะต้องการความแข็งแกร่งและงานที่ใช้สวิทช์หรือโปเทนฉิโอมิเตอร์แบบไร้สัมผัส เหล่านี้รวมถึง: ปืนอัดลมไฟฟ้า, ไกของปืนเพนท์บอลอัดลม, ต้วควบคุมความเร็วรถโกคาร์ต, โทรศัพท์สมาร์ทโฟน, และจีพีเอสบางตัว

ตัวแปรสัญญาณกระแสจากผลกระทบฮอลล์ด้วยเฟอร์ไรท์รูปห่วงยาง

 

แผนผังแสดงผลต้วแปรสัญญาณกระแส (อังกฤษ: current transducer) โดยใช้ประโยชน์จากผลกระทบฮอลล์ที่ถูกฝังรวมเข้ากับแหวนเฟอร์ไรต์

ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์สามารถตรวจจับสนามแม่เหล็กที่หลงทางเข้ามาได้อย่างง่ายดาย รวมทั้งสนามแม่เหล็กโลกด้วย ดังนั้นพวกมันจึงทำงานเป็นเข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์ได้ดี: หมายความว่าสนามแม่เหล็กที่หลงทางเข้ามาดังกล่าวสามารถขัดขวางการวัดอย่างแม่นยำของสนามแม่เหล็กขนาดเล็ก เพื่อแก้ปัญหานี้ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์จะควบรวมเข้ากับโล่ห์ป้องกันแม่เหล็กบางชนิด ยกตัวอย่างเช่นตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์ที่ถูกแปะติดกับวงแหวนเฟอร์ไรท์ (ตามรูป) มันสามารถลดการตรวจจับของสนามที่หลงเข้ามาเป็นหลัก 100 หรือดีกว่า (เมื่อสนามแม่เหล็กภายนอกหักล้างกันทั่ววงแหวนทำให้ไม่มีสนามแม่เหล็กเหลือค้างอยู่) รูปแบบการทำงานแบบนี้ยังช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน (อังกฤษ: signal-to-noise ratio) และผลกระทบลอย (อังกฤษ: drift effect) ได้มากกว่า 20 เท่าของที่ได้จากอุปกรณ์ฮอลล์ที่เปลือย ช่วงของการตรวจจับแบบป้อนเข้าอาจถูกขยายให้สูงขึ้นและต่ำลงโดยการเดินสายไฟที่เหมาะสม ในการขยายช่วงเพื่อกระแสที่ต่ำลง ลวดนำกระแสอาจจะถูกพันลอดช่องเปิดหลายรอบ แต่ละรอบจะเพิ่มสัญญาณส่งออกจากตัวรับรู้ในปริมาณที่เท่ากัน เมื่อตัวรับรู้ถูกติดตั้งอยู่บนแผงวงจรพิมพ์ ขดลวดอาจติดตั้งด้วยลวดเย็บกระดาษติดกับแผง ในการขยายช่วงเพื่อกระแสที่สูงขึ้น อาจต้องใช้ตัวแบ่งกระแส (อังกฤษ: current divider) ตัวแบ่งจะแยกกระแสให้ไหลผ่านสายไฟสองเส้นที่มีความกว้างต่างกัน ในสายไฟเส้นที่บางกว่ากระแสจะไหลเป็นสัดส่วนที่เล็กกว่ากระแสทั้งหมด กระแสนี้จะไหลผ่านตัวรับรู้

 

จำนวน'รอบของขดลวด' และฟังก์ชันการถ่ายโอนที่สอดคล้องกัน

ตัวรับรู้แบบปากคีบวงแหวนแยก

ตัวรับรู้แบบแหวนแยกที่ติดตั้งอยู่ในปากคีบของแคลมป์มิเตอร์จะรับรุ้การเปลี่ยนแปลงของสนามที่เกิดขึ้นบนสายไฟจึงทำให้อุปกรณ์สามารถถูกนำไปใช้ในการทดสอบอุปกรณ์ได้ ตัวรับรู้แบบปากคีบวงแหวนแยกช่วยให้สามารถทดสอบกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องรื้อวงจรเดิมออก

 

Clampmeter เป็นมิเตอร์แบบปากคีบที่มีตัวรับรู้แบบแหวนแยกที่ปากคีบทำงานโดยอาศัยผลกระทบฮอลล์

การคูณแบบแอนะล็อก

เอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับทั้งสนามแม่เหล็กที่ใส่เข้าไปและแรงดันไฟฟ้าของตัวรับรู้ที่ป้อนให้ ถ้าสนามแม่เหล็กถูกใส่เข้าไปโดยขดลวด เอาต์พุตของตัวรับรู้จะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของกระแสที่ไหลผ่านขดลวดกับแรงดันของตัวรับรู้ เนื่องจากงานที่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่จะถูกดำเนินการในขณะนี้โดยดิจิตอลคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก ดังนั้นการประยุกต์ใช้ที่มีประโยชน์ที่เหลืออยู่จึงอยุ่ในการตรวจวัดกำลังไฟฟ้า (P=VI) ซึ่งรวมการตรวจจับกระแสเข้ากับการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าในอุปกรณ์ที่ใช้ผลกระทบฮอลล์เพียงตัวเดียว

การวัดพลังงาน

โดยการตรวจวัดกระแสที่จ่ายให้กับโหลดและการใช้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์เป็นแรงดันไฟฟ้าของตัวรับรู้ มันจึงเป็นไปได้ที่จะหาพลังงานที่กระจายไปในตัวอุปกรณ์

การตรวจหาตำแหน่งและการตรวจจับการเคลื่อนไหว

อุปกรณ์ผลกระทบฮอลล์ที่ใช้ในการตรวจจับการเคลื่อนไหวและตัวสวิทช์จำกัดการเคลื่อนไหวสามารถสร้างความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้นในสภาพแวดล้อมที่สุดขั้ว เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวมาเกี่ยวข้องภายในตัวรับรู้หรือแม่เหล็ก อายุขัยโดยทั่วไปของตัวรับรู้จะดีขึ้นเมื่อเทียบกับสวิทช์ไฟฟ้ากลไกแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ตัวรับรู้และแม่เหล็กอาจจะถูกบรรจุอยู่ในวัสดุป้องกันที่เหมาะสมอีกด้วย มันยังถูกนำไปใช้ในมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรง

ระบบจุดระเบิดและระบบฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงในรถยนต์

มันมักจะถูกใช้ในจานจ่ายสำหรับตั้งเวลาการจุดระเบิด (และในบางชนิดของตัวรับรู้สำหรับตำแหน่งของข้อเหวี่ยงและเพลาลูกเบี้ยวเพื่อตั้งเวลาการฉีดพัลส์, การตรวจจับความเร็วและอื่น ๆ ) ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์ถูกนำมาใช้แทนหัวนกกระจอกอย่างที่ใช้ในยานยนต์ก่อนหน้านี้ มันถูกใช้เป็นอุปกรณ์ตั้งเวลาจุดระเบิดในจานจ่ายหลายชนิดดังนี้ สเตเตอร์แม่เหล็กถาวรและชิปสารกึ่งตัวนำผลกระทบฮอลล์จะถูกติดตั้งติดกันแต่คั่นโดยช่องว่างอากาศ ทำตัวเป็นตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์ โรเตอร์โลหะที่ประกอบด้วยหน้าต่างและแท็บจะติดตั้งอยู่กับเพลาและถูกจัดวางเพื่อที่ว่าในระหว่างที่เพลาหมุน หน้าต่างและแท็บจะเคลื่อนที่ผ่านช่องว่างอากาศระหว่างแม่เหล็กถาวรและชิปสารกึ่งตัวนำผลกระทบฮอลล์ นี่เป็นโลห์ป้องกันอย่างมีประสิทธิภาพและทำให้ชิปฮอลล์เผชิญหน้ากับสนามแม่เหล็กถาวรที่เกี่ยวข้องไม่ว่าจะเป็นแท็บหรือหน้าต่างจะผ่านตัวรับรู้ฮอลล์ สำหรับจุดประสงค์ในการตั้งเวลาจุดระเบิด โรเตอร์โลหะจะมีแท็บและหน้าต่างขนาดเท่ากันที่มีตำนวนเท่ากับจำนวนกระบอกสูบเครื่องยนต์ นี้จะผลิตเอาต์พุตเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมที่สม่ำเสมอเนื่องจากจังหวะเปิด/ปิด (การป้องกันและการเปิดรับ) เท่ากัน สัญญาณนี้จะถูกใช้โดยคอมพิวเตอร์ของเครื่องยนต์หรือ ECU เพื่อควบคุมจังหวะการจุดระเบิด หลายตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์สำหรับยานยนต์มีทรานซิสเตอร์แบบ NPN ฝังอยู่ภายในที่มีคอลเลกเตอร์เปิดและอิมิตเตอร์ลงดิน หมายความว่าแทนที่แรงดันไฟฟ้าที่ถูกผลิตที่ขาเอาต์พุตของตัวรับรู้ฮอลล์ แต่เมื่อทรานซิสเตอร์ ON วงจรจะถูกต่อลงกราวน์ผ่านทางขาเอาต์พุต

การตรวจจับการหมุนของล้อ

การตรวจจับการหมุนของล้อจะมีประโยชน์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบเบรกป้องกันล้อล็อก หลักการของระบบดังกล่าวได้รับการขยายสมรรถนะออกไปและถูกกลั่นกรองเพื่อที่จะนำเสนอฟังก์ชันที่มากกว่าฟังก์ชันเพื่อป้องกันการลื่นไถลอย่างเดียว ขณะนี้ได้มีการเพิ่มสมรรถนะในการควบคุมยานพาหนะให้ดียิ่งขึ้น

การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า

บางชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงไร้แปรงจะใช้ตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์ในการตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์แล้วป้อนข้อมูลนั้นใหกับตัวควบคุมมอเตอร์ นี้จะช่วยให้มีการควบคุมมอเตอร์ที่แม่นยำมากขึ้น

งานอุตสาหกรรม

การนำตัวรับรู้ผลกระทบฮอลล์ไปประยุกต์ใช้มากขึ้นในอุตสาหกรรม ซึ่งตอนนี้ใช้จอยสติ๊กผลกระทบฮอลล์ในการควบคุมวาล์วไฮดรอลิก โดยการแทนที่คันโยกกลแบบดั้งเดิมด้วยการตรวจจับแบบไร้สัมผัส การประยุกต์ดังกล่าวรวมถึงรถบรรทุกการทำเหมืองแร่, รถตัก, รถเครน, รถขุด, รถกระเช้า ฯลฯ

การขับเคลื่อนยานอวกาศ

ตัวผลักดันผลกระทบฮอลล์ (อังกฤษ: Hall effect thruster (HET)) เป็นอุปกรณ์กำลังค่อนข้างต่ำที่ใช้ในการขับเคลื่อนยานอวกาศบางชนิด หลังจากมันเข้าสู่วงโคจรหรือออกไปไกลสู่​​อวกาศ ใน HET อะตอมจะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนและถูกเร่งความเร็วโดยสนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็กเป็นวงกลมจะถูกสร้างขึ้นโดยแม่เหล็กในรัสเตอร์ สนามนี้จถูกใช้ในการดักจับอิเล็กตรอนที่โคจรและสร้างสนามไฟฟ้าเนื่องจากผลกระทบฮอลล์ ศักย์ไฟฟ้าขนาดใหญ่จะถูกสร้างขึ้นระหว่างปลายของ thruster ซึ่งเป็นจุดที่เชื้อเพลิงสภาพเป็นกลางจะถูกป้อนเข้าไป และเป็นส่วนที่อิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้น; ดังนั้นอิเล็กตรอนที่ถูกดักจับในสนามแม่เหล็กจะไม่สามารถตกลงไปในจุดมีศักย์ไฟฟ้าที่ต่ำกว่า พวกมันมีพลังอย่างมากซึ่งหมายความว่าพวกมันสามารถทำให้อะตอมที่เป็นกลางแตกตัวเป็นไอออน เชื้อเพลิงที่เป็นกลางจะถูกสูบเข้าไปในห้องและถูกแตกตัวเป็นไอออนโดยอิเล็กตรอนที่ติดกับดักอยู่ จากนั้นประจุบวกและอิเล็กตรอนจะพุ่งออกมาจาก thruster เป็นพลาสมาแบบกึ่งของกึ่งเป็นกลาง , สร้างแรงผลักดันขึ้นมา

ผลกระทบ Corbino

อ้างอิง

1. 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 2015-07-26. Retrieved 2008-02-28.
2. Bridgeman, P. W. (1939). Biographical Memoir of Edwin Herbert Hall (PDF). National Academy of Sciences.
3. "Hall Effect History". Retrieved 2015-07-26.
4. Ramsden, Edward (2006). Hall-Effect Sensors. Elsevier Inc. pp. xi. ISBN 978-0-7506-7934-3.
5. "The Hall Effect". NIST. Retrieved 2008-02-28.
6. N.W. Ashcroft and N.D. Mermin "Solid State Physics" ISBN 978-0-03-083993-1
7. 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