Animationen zum Halleffekt


In einem Metall sind die Valenzelektronen quasi frei beweglich. Diesen Zusand bezeichnet man auch als "Elektronengas". Quantenphysikalisch wird dieser Zustand durch das Bändermodell beschrieben. Bei Metallen berühren sich Valenzband und Leitungsband.

In einem P-Halbleiter sind in das Siliziumgitter Atome der 3. Hauptgruppe eingebaut. Das fehlende 4. Elektron erzeugt dabei sogenannte "Löcher". Elektronen können von Loch zu Loch wandern, man bezeichnet das als Löcherleitung. Dabei ist die Geschwindigkeit der Elektronen sehr viel größer als im Metall.


Fazit:
In einem Metall fließen viele Elektronen gleichzeitig. Dabei ist die Geschwindigkeit des einzelnen Elektrons sehr langsam (wenige Zentimeter pro Stunde!)
In einem Halbleiter fließen wenige Elektronen. Dafür ist die Geschwindigkeit im Vergleich zum Metall sehr groß.

Wirk ein äußeres Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Leiter so wirkt auf jedes Elektron die Lorentzkraft.  Bei der Animation wird der Weg eines einzelnen Elektrons im Leiter gezeigt.




Fazit:
Durch die Lorentzkraft wird das Elektron zur Seite des Leiters abgelenkt. Insgesamt kommt es dabei auf der einen Seite zu einer Ansammlung von Elektronen, auf der anderen Seite zu einem Elektronenmangel.