Если пропустить через пластину ПП электрический ток (как показано на рисунке 5.21) по направлению оси Х, а затем создать магнитное поле Ну перпендикулярное направлению тока, то на противоположных гранях (по оси Z) появиться ЭДС Холла.
Рисунок 5.21 - Схема возникновения ЭДС
Холла
В отсутствие магнитного поля электроны двигаются в пластине в направлении электрического поля Ех. При воздействии Ну электроны будут отклоняться под действием силы Лоренца:
,
где е - заряд электрона;
Ву - индукция магнитного поля направленная вдоль оси Z;
- скорость электрона в направлении тока;
μn - подвижность электронов.
Создаваемая сила F направлена перпендикулярно к направлению магнитного поля и направлению тока. Поэтому электроны будут смещаться перпендикулярно их первоначальному движению. На зажиме А возникает избыток электронов, т.е. отрицательный потенциал относительно зажима Г. Образовавшиеся заряды создают поперечное электрическое поле, которое и назвали полем Холла.
Процесс образования объёмных зарядов у поверхности прекратится лишь тогда, когда напряжённость поля Холла будет полностью компенсировать действие на электроны силы Лоренца:
, откуда
или ,
где d - толщина пластины.
Протекающий через пластину с шириной В и сечении S ток обусловленный действием электрического поля, связан с концентрацией и скоростью электронов соотношением:
,
тогда ,
где - коэффициент Холла, связывающий поперечную разность потенциалов с индукцией магнитного поля. Значение Rx будет зависеть: от примеси, температуры и материала пластины.
Вывод: ЭДС Холла зависит: от физических свойств материала, от размеров пластины, от плотности тока и магнитного поля.
Применение
эффекта Холла в датчиках для:
- измерения индукции магнитных полей (магнитометр);
- измерения токов и мощностей;
измерения неэлектрических;
измерения подвижности и концентрации носителей в веществе величин (силы, давления, углов перемещений, скорости, ускорения, температуры;
изготовления магнитодиодов.
Магнитодиоды
применяются для изготовления:
- измерителей магнитных полей (флюксметры) и для определения их направления (компасы);
- тахометрах, генераторах частоты, микрофоны, микрометры, измерители шероховатости;
устройствах памяти, модуляции, схемах автоматического регулирования усиления;
в датчиках электрических сигналов для измерения неэлектрических величин.
Магнитодиоды обладают в 1000 раз большей чувствительностью, чем датчики Холла.
Расчет параметров четырехполюсника
Системы
автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте представляют
собой технические средства управления перевозочным процессом, способству ...
Внедрение технологии спектрального уплотнения на участке ст. Свердловск – ст. Тюмень
В последние два десятилетия прошедшего и в начале текущего века
происходит смена эпохи индустриально-технологического развития передовых
государств эпохой и ...
Построение проверяющих и диагностических тестов
К
системам железнодорожной автоматики, телемеханики и связи (ЖАТС) предъявляют
высокие требования по надежности работы. В то же время системы ЖАТС об ...