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

Устройство оперативной памяти статического типа емкостью 12 Кб для микропроцессора Intel 8080
Одним из ведущих направлений развития современной микроэлектронной элементной базы являются большие интегральные микросхемы памяти, которые служат основой д ...

Беспроводные локальные сети Wlan (wi-fi)
Так сложилось, что в нашей стране большую распространенность получили районные Ethernet сети, затягивающие в квартиру витую пару. Когда дома всего один ком ...

История появления полупроводниковых интегральных схем
сентября 1958 года сотрудник фирмы Texas Instruments (TI) Джек Килби продемонстрировал руководству три странных прибора - склеенные пчелиным воском на стеклянно ...