Efecto Hall

El fenómeno comúnmente conocido como Efecto Hall se basa por la aparición de un campo eléctrico en un material conductor o semiconductor por el cual circula una corriente, este material es atravesado perpendicularmente por un campo magnético el cual desvía las cargas y genera una diferencia de potencial, La diferencia de potencial ( Voltaje Hall ) se genera entre las caras transversales a las que está conectada la corriente de la batería. El voltaje producido es proporcional a la relación entre la magnitud de la corriente y el valor del campo magnético. Para comprender como funcionan los sensores de Efecto Hall debemos tener muy claro los principios de funcionamiento interno y así de esta manera comprender los parámetros que encontramos en los Scanner Automotrices y el Osciloscopio.

Sensores Efecto Hall – El Efecto Hall :

La corriente que atraviesa el conductor empieza a ser deflactada por el campo magnético, lo que da lugar a un campo eléctrico (campo Efecto Hall ) que es perpendicular tanto al campo magnético como a la corriente, como se observa en la figura. Si la densidad de corriente, Jx, es a lo largo de x y el campo magnético, Bz, es a lo largo de z, entonces el campo Hall puede ser o bien a lo largo de +y o de -y dependiendo de la polaridad de las cargas que atraviesan el material.

Esta propiedad fue descubierta en octubre de 1879, cuando el físico Edward Hall ( De aquí se deriva el nombre de Efecto Hall ) encontró que si se aplica un campo magnético elevado a una fina lámina de oro por la que circula corriente, se produce un voltaje en la lámina transversalmente a como fluye la corriente, este voltaje se llama voltaje Hall.

En épocas contemporáneas (1985) el físico alemán Klaus von Klitzing y colaboradores con investigaciones mas avanzadas descubrieron el hoy conocido como Efecto Hall Cuántico que les valió el premio Nóbel de Física en 1985. En 1998, se otorgó un nuevo premio Nóbel de Física a los profesores Laughlin, Strömer y Tsui por el descubrimiento de un nuevo fluido cuántico con excitaciones de carga fraccionarias.

“El efecto hall cuántico se puede apreciar cuando en un semiconductor, que contiene un gas bidimensional de electrones, es decir que su grosor en proporción es significativamente mucho menor con respecto a sus dimensiones, se somete a una temperatura muy baja y campos magnéticos muy fuertes”. Los electrones que se encuentran en un gas bidimensional solo se pueden mover en un solo plano ya sea x-y, x-z, y-z; si a estos electrones no se les aplica o no son sometidos a un campo magnéticos, estos se desplazaran libremente por dicho plano.

Si aplicáramos un campo magnético en x sentido negativo, los electrones se acelerarán de manera positiva en x, pero debido a imperfecciones y a las vibraciones en los átomos este flujo de electrones no es estable y uniforme.
Ahora supongamos que no aplicamos un campo magnético paralelo a algún eje del plano, sino que lo aplicamos perpendicular a este; en este caso los electrones experimentan una fuerza, que es la fuerza de Lorentz, la cual es perpendicular al flujo de electrones y perpendicular a la dirección del campo magnético. De esta forma es como se obtiene que los electrones tengan un movimiento rotacional en forma de circunferencia en el plano en que se encuentran, donde el radio de dicha circunferencia es inversamente proporcional a la magnitud del campo magnético al que están siendo sometidos los electrones.

Ahora bien como se venía considerando unos electrones en el plano xy, a los que se les aplica un campo magnético en el plano z, ahora le aplicaremos un campo eléctrico en dirección –x, en este caso el flujo de electrones sería perpendicular, tanto para el campo magnético como para el campo eléctrico. Mientras el campo eléctrico acelera al electrón en la dirección x, la presencia del campo magnético hace que este cambie la dirección de su movimiento hacia el eje y, que sería algo como lo que se puede apreciar en la figura:

En la electrónica automotriz es muy común encontrar Sensores que trabajan con efecto hall como es el caso de sensor CKP o sensor de ruedas en ABS y también en sensores de velocidad. Para comprobar la señal en un sensor tipo efecto hall es necesario el uso de un osciloscopio destacando la importancia de que el técnico automotriz sepa dominar esta herramienta.