Hall (effet).

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Hall (effet). effet résultant de l'action d'un champ magnétique sur un conducteur parcouru
par un courant.

L'effet Hall classique.
Parcouru par un courant électrique et soumis à un champ magnétique perpendiculaire à la
direction du courant, un barreau métallique ou semi-conducteur présente une différence de
potentiel suivant sa section dans une direction perpendiculaire au champ magnétique. Ce
phénomène est appelé « effet Hall classique «. Il est une conséquence de la force de
Lorentz : les électrons qui transportent le courant sont déviés sous l'action du champ
magnétique, et des charges s'accumulent sur les parois du conducteur. Le rapport de la
différence de potentiel transversale au courant qui parcourt le conducteur définit la
résistance de Hall. La valeur de cette résistance est proportionnelle au champ magnétique
et inversement proportionnelle à la densité des porteurs de charge ; son signe permet de
connaître le type de conduction prédominante (p ou n) d'un semi-conducteur. Outre cette
utilisation de l'effet Hall pour caractériser les semi-conducteurs, on construit des sondes à
effet Hall pour mesurer les champs magnétiques, et il existe des contacts à effet Hall pour
les claviers d'ordinateurs.
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Les livres
Hall (effet), page 2309, volume 5

L'effet Hall quantique.
L'effet Hall quantique a été observé pour la première fois en 1980 par Klaus von Klitzing, ce
qui lui a valu le prix Nobel de physique en 1985. Pour observer cet effet, il faut appliquer
des champs magnétiques très intenses (de l'ordre de 5 à 10 teslas) perpendiculairement à
des échantillons de semi-conducteurs présentant une couche extrêmement mince (106 cm) où se rassemblent les électrons mobiles susceptibles de présenter un effet Hall. La
température doit être de l'ordre de quelques millièmes de kelvins. On sait réaliser ces
couches extrêmement minces, qui sont couramment employées dans les semiconducteurs de type MOS. Lorsque ces conditions sont réunies, la résistance de Hall cesse
d'augmenter proportionnellement au champ magnétique, mais croît de façon discontinue,
par paliers successifs. Dans l'effet Hall quantique dit entier, les valeurs des paliers sont de la
forme R0/n où n est un nombre entier et R0 une constante (résistance fondamentale),
égale à 25 812,8 ohms, qui ne dépend pas de la nature de l'échantillon. On démontre que
cette valeur de R0 est reliée aux constantes fondamentales e, charge élémentaire, et h,
constante de Planck :

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L'effet Hall quantique donne donc une nouvelle méthode pour estimer la valeur des
constantes fondamentales h et e, mais il fournit aussi un étalon de résistance absolu, ne
nécessitant aucune comparaison avec une résistance standard.
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Les corrélats
semi-conducteur