Датчик Холла. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Датчик Холла

Датчик Холла - полупроводниковый прибор, преобразующий на основе Холла эффекта индукцию внеш. магн. поля в электрич. напряжение. Представляет собой тонкую пластинку (или плёнку) полупроводника (напр., Si, Ge, GaAs, InSb), укреплённую (напылённую) на прочной подложке из диэлектрика (слюды, керамики, феррита), с четырьмя электродами для подведения тока и съёма эдс Холла (V_X).

При помещении X. д. в магн. поле с индукцией В, направ-

ленной перпендикулярно пластине (рис.), на осн. носители заряда действует сила Лоренца F =q[uB], отклоняющая их

к одной из граней пластины (q - заряд, u-скорость носителя

заряда). Накопление носителей заряда у одной из граней и их недостаток у другой приводит к образованию электрич. поля Е_X и V_Х. Поле E_X препятствует накоплению зарядов, и, как только создаваемая им сила станет равной силе Лоренца (qE_X = quB), разделение зарядов прекратится. Т. к. эдс Холла V_x = E_Xd=uBd, то при толщине пластины а

где R=1/p или R=1/n - коэф. Холла (р, п - концентрации положит. и отрицат. носителей заряда соответственно). Для увеличения магниточувствительности X. д. необходимо увеличивать R, т. е. уменьшать концентрацию осн. носителей заряда. Однако в полупроводнике, близком к собственному, коэф. R~m_p²- m²_nn резко уменьшается при n

р.

При питании датчика Холла от источника напряжения V эдс Холла V_X= VBmd/l, где m - подвижность осн. носителей заряда. Коэф. использования X. д. h = Р_н/Р_вх~(mВ)², где Р_вх - мощность, потребляемая входной цепью, Р_н - мощность, выделяемая во внеш. нагрузке; поэтому для создания X. д. необходимо использовать полупроводники с высокой подвижностью носителей заряда. К таким материалам относятся германий, арсенид галлия, антимонид индия.

Датчики Холла широко применяют в устройствах измерителей магн. индукции и в аналоговых вычислит. машинах в качестве умножит. элементов. Разработан ряд интегральных схем со встроенным датчиком Холла. Схемы могут быть либо с аналоговым выходом (выходной сигнал пропорц. В), либо цифровым (при определённом В выходное напряжение скачком изменяется от минимального до максимального). На их основе созданы датчики перемещения, измерители частоты вращения, электронные компасы, бесконтактные переключатели, бесколлекторные электродвигатели пост. тока и т. д.

Литература по

Никулин И. М., Стафеев В. И., Физика полупроводниковых приборов, 2 изд., М., 1990; Хомерики О. К., Полупроводниковые преобразователи магнитного поля, М., 1986.

И. М. Викулин.

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира