Вольтамперная характеристика

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.

Интересное из раздела

Цифровой показатель уровня топлива
Топливомер - прибор, измеряющий объемное или весовое количество топлива или масла в баках. Как правило, непосредственное измерение количества топлива крайне затруднено, п ...

Шлюз ZigBee и GPRS
Беспроводные сенсорные сети получили большое развитие в последнее время. Такие сети, состоящие из множества миниатюрных узлов, оснащенных маломощным приемо- ...

Исследование входных цепей радиоприемников
Цель работы: Закрепление теоретических знаний и экспериментальное исследование входных цепей при емкостной, индуктивной и смешанной связи с ненастрое ...