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Level 3
Level 3 setzt die Grundlagen der Vektorrechnung, Differential- und Integralrechnung voraus. Geeignet für Studenten und zum Teil Abiturienten.

Illustration Hall-Effekt: Hallspannung und ihr Vorzeichen

Hall-Effekt: Hallspannung und ihr Vorzeichen
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An eine Probe (bestehend aus einem Metall oder Halbleiter) mit der Länge \(L\), Höhe \(h\) und Dicke \(d\) wird längs der Probe ein Strom angelegt, sodass sich die freien Elektronen entlang der Probe von einem Ende zum anderen Ende mit der Geschwindigkeit \(v\) bewegen.

Die Probe befindet sich in einem senkrecht zur Probe angelegten externen Magnetfeld \(B\). Dadurch erfahren die Elektronen eine magnetische Kraft \( F_{\text m} \) (Lorentzkraft), welche die Elektronen in diesem Fall zum oberen Teil der Probe ablenkt. Dadurch ensteht im oberen Teil der Probe ein negativer Ladungsüberschuss und im unteren Teil dementsprechend ein positiver Teil. Die Ablenkung geschieht solange, bis die entgegenwirkende elektrische Kraft \( F_{\text e} \) die magnetische Kraft ausgleicht (Kräftegleichgewicht).

Es entsteht also eine Spannung quer zur Probe, die Hallspannung genannt wird. Ihr Vorzeichen unterscheidet sich, je nach dem, ob der Ladungstransport durch negative oder positive Ladungsträger dominiert wird.

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