Преобразователи Холла - Практическая работа

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ХОЛЛАПогрешности преобразователей ХоллаКонтрольные вопросыХолла лежит явление искривления пути носителей заряда в полупроводниках, находящихся в магнитном поле. В отсутствие магнитного поля электроны двигаются в пластине в направлении электрического поля Ех. В магнитном поле электроны отклоняются под действием силы Лоренца: , (1) где е - заряд электрона; Ву-индукция магнитного поля, направленного вдоль оси у; vx=-MNEX - скорость электрона в направлении тока; mn - подвижность электронов. Поэтому электроны смещаются перпендикулярно направлению их первоначального движения. Процесс образования объемных зарядов у поверхностей прекратится лишь тогда, когда напряженность поля Холла будет полностью компенсировать действие на электроны силы Лоренца.Датчик Холла представляет собой магнитоэлектрический полупроводниковый прибор, основанный на использовании эффекта Холла, На рис. Напряжение, подаваемое на управляющие электроды U1, называется входным напряжением датчика Холла, а сопротивление R1 между этими электродами называется входным сопротивлением. Напряжение между двумя другими (холловскими) контактами называется выходным и обозначается U2 (рис. Сопротивление между холловскими контактами называется выходным и обозначается R2 . 3 приведено семейство вольт-амперных характеристик датчика для одного и того же значения входного тока и для нескольких значений индукции магнитного поля.Для изготовления датчиков Холла необходимо добиваться следующих основных показателей: а) высокого значения Rx, когда необходимо получить высокое значение э. д. с. б) высокой проводимости при заданном значении коэффициента Холла, когда датчик работает на внешнюю нагрузку, потребляющую ток, и часть э. д. с. Материал, из которого изготовляют датчик Холла, должен иметь максимальную подвижность носителей заряда с минимальными температурными зависимостями подвижности и концентраций носителей заряда. Тонкопленочные датчики, полученные методом испарения из этих материалов, обладают слабой зависимостью коэффициента Холла и сопротивления от температуры и от напряженности магнитного поля, что определило их широкое применение, несмотря на сравнительно низкую э. д. с. Датчики, изготовленные из этих материалов, имеют сильную зависимость сопротивления и коэффициента Холла от температуры и магнитного поля.Некоторые разновидности этих преобразователей характеризуются очень малым температурным коэффициентом чувствительности (5?10)?10-5 К-1, малым остаточным напряжением (10-70 МКВ), малой погрешностью линейности при магнитных индукциях до 15 Тл и широким диапазоном рабочих температур (от-271,5 до 100°С). Для уменьшения градиента температур преобразователь следует укреплять на подложке из материала с хорошей теплопроводностью. Дрейф главным образом связан с колебаниями температуры преобразователя и наличием градиента температур между его электродами. При питании преобразователя Холла постоянным током и нахождении его в переменном магнитном поле с частотой до 1,5 МГЦ и индукцией до 0,5 Тл зависимость ЭДС Холла от частоты имеет вид Так, например, при расположении преобразователя Холла толщиной 100 мкм и шириной 6 мм между двумя ферритовыми наконечниками (??2000 ?0) ЭДС Холла увеличивается в 1,5 раза при изменении частоты магнитного поля от 0 до 1,5 МГЦ, а сдвиг фазы между ЭДС Холла и магнитной индукцией достигает 57°.Гальваномагнитные преобразователи (ГМП) основаны на физических эффектах, возникающих в находящихся в магнитном поле твердых телах при движении в них заряженных частиц. В качестве измерительных преобразователей практическое применение получили главным образом полупроводниковые ГМП, основанные на использовании эффектов Холла и Гаусса. Эффект Холла заключается в возникновении поперечной разности потенциалов (ЭДС Холла) на боковых гранях пластины, а эффект Гаусса, или магниторезистивный эффект, проявляется в изменении электрического сопротивления пластины. Оба эффекта обусловлены изменением траектории движения заряженных частиц в магнитном поле, возникают одновременно и связаны между собой так, что каждый из них приводит к ослаблению другого. Выбирая определенным образом конструкцию и состав материала преобразователя, можно усилить один из эффектов и ослабить другой, создавая таким образом преобразователи Холла, или магниторезистивные преобразователи.

Содержание

1. Эффект Холла

2. Параметры и характеристики датчиков Холла

3. Изготовление и применение датчиков Холла

Контрольные вопросыГальваномагнитные преобразователи (ГМП) основаны на физических эффектах, возникающих в находящихся в магнитном поле твердых телах при движении в них заряженных частиц. В качестве измерительных преобразователей практическое применение получили главным образом полупроводниковые ГМП, основанные на использовании эффектов Холла и Гаусса. Эффект Холла заключается в возникновении поперечной разности потенциалов (ЭДС Холла) на боковых гранях пластины, а эффект Гаусса, или магниторезистивный эффект, проявляется в изменении электрического сопротивления пластины. Оба эффекта обусловлены изменением траектории движения заряженных частиц в магнитном поле, возникают одновременно и связаны между собой так, что каждый из них приводит к ослаблению другого. Выбирая определенным образом конструкцию и состав материала преобразователя, можно усилить один из эффектов и ослабить другой, создавая таким образом преобразователи Холла, или магниторезистивные преобразователи.

Контрольные вопросы

Сущность эффекта Холла.

Принцип действия датчиков Холла.

Какие параметры датчиков Холла Вы знаете.

Каким образом изготавливаются датчики Холла.

Где они применяются.

Какие типы датчиков Холла вы знаете.

Сущность магниторезистивного эффекта.

Принцип действия магниторезисторов.

Где применяются магниторезистивные преобразователи.

Какие характеристики магниторезисторов Вы знаете.

1. Новицкий П.В. Методы измерения физических величин. - М, 1989.

Размещено на .ru