“霍尔效应,这是一个非常好玩的物理现象。我们假设在一小片二维世界里,一个小电子沿着直线在孤独的行走着。见它这么孤独,不调戏下它,简直天理难容!于是乎,我对平行于这个二维世界施加了一个垂直的磁场。孤独的小电子立刻迷了路,跑到了“世界”的一边,试想一下,如果此时有好多电子一起路过这个“二维世界”,那它们也会跟这个小电子一样,全都迷迷糊糊跑到小板的一侧(右侧),大量负电子集中于右侧,会发生什么呢?它当然会对于左侧形成了一个电压。这就是霍尔效应!”叶华示意小风姐坐下,一边画着一边解析道。
“现在我们旗下的劳斯莱斯汽车、宾利汽车、雷神汽车、兰博基尼汽车和布加迪汽车已在广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作讯号感测器、abs系统中的速度感测器、汽车点火系统、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度感测器、各种开关,等等。用作汽车开关电路上的功率霍尔电路,具有抑制电磁干扰的作用。轿车的自动化程度越高,微电子电路越多,就越怕电磁干扰。而在汽车上有许多灯具和电器件,尤其是功率较大的前照灯、空调电机和雨刮器电机在开关时会产生浪涌电流,使机械式开关触点产生电弧,产生较大的电磁干扰讯号。采用功率霍尔开关电路可以减小这些现象。”
又开始打广告了?
台下的师生们都张着嘴巴,什么时候劳斯莱斯汽车、宾利汽车、雷神汽车、兰博基尼汽车和布加迪汽车成了你旗下的公司了?
他们都知道,在科技大学只有贵宾才能坐劳斯莱斯,极少校领导开兰博基尼,多数老师都是开雷神汽车,可是这布加迪汽车是什么东西?这汽车公司好像已经停产了吧?
叶华笑笑,“广告打完了,我接着之前的量子话题。我们在研究量子的时候,在15k温度和189t磁场下测量金属-氧化物-半导体效应晶体管的霍尔电阻时发现,其霍尔电阻总是h/e^2的整数倍(h为普朗克常数,e为电子电量),我这种现象称为整数量子霍尔效应。后来又发现了一种新形态的量子流体,其中有带分数电荷的激发态,分数量子霍尔效应,即rh可以是h/e^2的1/3、2/3、2/5……倍……”
“能再简单点吗?”捣蛋鬼小风姐继续起来提问。
“接着刚才说到的产生电压了的霍尔效应,让我们继续使坏,增强磁场。更奇怪的事情发生了,小电子们就像是喝醉了一样,糊里糊涂绕圈转了起来。继续加大磁场,更加诡异了,电子们竟然自己建造了一个‘太阳系’,能量高的在外边转,低的在里边。如果在增大一些磁场,更多的“小太阳系”(学名:磁通)诞生出来。这样的后果是什么呢?因为电子都在自己绕圈,流经这里的电荷都被“锁”住了,于是,这个二维小板成了一个绝缘体,不导电了。等一下,它还是会导电的!就像下图一样,在这块小板板的边缘,电子们沿着边缘,做着半圆周运动,就这样把电流送了出去,而板板中央则彻底绝缘了!说到这里,量子霍尔效应的入门就解释清楚了。”
“这只是二维世界,可我们的世界是三维世界啊,三维概念里是不是也有量子霍尔效应呢?”朱蒂文也随口问道。