Датчик Холла
Принцип действия полупроводникового преобразователя силы электрического тока в напряжение. Направления применения датчика Холла в электрических машинах. Условия рационального использования генераторного датчика для целей автоматического измерения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.05.2017 |
| Размер файла | 31,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Датчик Холла
Датчик Холла - полупроводниковый преобразователь силы электрического тока в напряжение (э.д.с. Холла), действие которого основано на эффекте Холла. Эффект Холла - это физическое явление, которое заключается в следующем. Рассмотрим пластинку из проводящего материала, вдоль которой проходит ток I. Если перпендикулярно плоскости пластинки и направлению тока действует магнитное поле напряженностью Н, то в пластине возникает ЭДС, пропорциональная и току, и напряженности магнитного поля:
Е = КIН,
К= kx/ d
- коэффициент, зависящий от материала и толщины пластины d; kx - постоянная Холла. датчик холл принцип использование
Рис. Датчик Холла
Основное применение датчики Холла и датчики магнитосопротивления находят для измерения магнитных полей. Они применяются в очень широком диапазоне напряженности магнитного поля: от 1 до 109 А/м. С их помощью можно определять кривые намагничивания магнитных материалов, распределение магнитных полей в электрических машинах электромагнитных устройствах. Датчики Холла, в основном, используются для измерения величины магнитного поля и магнитной индукции. Они нашли широкое применение в электронике, автоматике, измерительной и вычислительной технике, а также в современных системах зажигания двигателей внутреннего сгорания. В настоящее время эти датчики применяются в системах бесконтактного измерения ширины железнодорожной колеи новых путеизмерительных вагонов. Использование бесконтактного метода позволяет производить контроль состояния пути при более высоких скоростях движения вагона, что значительно увеличивает производительность за счёт сокращения времени выполнения подобных измерений. Направление этой ЭДС, которая называется ЭДС Холла, перпендикулярно току и полю, т. е. ее можно замерить между боковыми продольными гранями пластины с помощью электроизмерительного прибора. Причина появления ЭДС Холла в том, что на движущиеся заряды в магнитном поле действует сила Лоренца. Ток в пластине - это и есть упорядоченное движение зарядов (в металле - электронов). Под действием магнитного поля они смещаются перпендикулярно направлению своего движения и вблизи одной продольной грани возникает избыток зарядов, а вблизи другой - недостаток. В обычных проводниковых материалах ЭДС Холла очень мала, что объясняется малой скоростью носителей тока из-за их большой концентрации. Хотя эффект Холла известен уже более ста лет, практическое применение его началось лишь в итоге развития технологии получения полупроводников. Именно в чистых полупроводниках обеспечивается высокая подвижность носителей тока, поэтому постоянная Холла для чистых полупроводников во много раз больше, чем для металлов.
Использование датчиков Холла для целей автоматического измерения будет рациональным в том случае, если они имеют достаточно высокую чувствительность и мало подвержены влиянию температуры. Чувствительность датчика зависит от выходной ЭДС, т. е. от постоянной Холла, которая, в свою очередь, определяется подвижностью носителей тока. В проводящих телах носителями тока являются электроны. При обычных температурах электроны находятся в хаотическом тепловом движении с самыми различными скоростями. Однако если вдоль тела создать электрическое поле Е, приложив напряжение U, то все электроны начнут передвигаться в направлении поля с некоторой средней скоростью v (при этом отдельные электроны могут иметь как большую, так и меньшую скорости). Подвижность носителей тока (т) определяется как отношение скорости v к напряженности электрического поля Е:
µ= v/E.
Подвижность зависит от того, как часто электрон при своем движении сталкивается с решеткой твердого тела. Следует особо отметить, что большое значение ЭДС Холла еще не означает, что в этом веществе велик эффект Холла и оно годится для технических применений. Большое значение ЭДС может быть получено за счет большого напряжения U, т. е. больших затрат электрической энергии. В то же время в другом материале такая же ЭДС Холла и те же скорости носителей тока могут быть получены при меньшем напряжении только за счет большей подвижности. Такой материал выгоднее для применения в датчике Холла. Короче говоря, основным требованием, предъявляемым к материалам для датчиков, является сочетание большой подвижности носителей тока с минимальными температурными зависимостями. В зависимости от технологии изготовления различают кристаллические (в форме пластинки) и пленочные датчики. В качестве материала кристаллических датчиков используются различные соединения индия: мышьяковистый индий InAs, фосфид индия InP, сурьмянистый индий InSb, а также германий Ge и кремний Si.
Датчик Холла относится к генераторным датчикам. Генераторные датчики, предназначенные для преобразования неэлектрических величин непосредственно в электрическую активную величину, такую как э.д.с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Геометрия эксперимента по наблюдению эффекта Холла. Идеальный датчик Холла, свойства и технология изготовления. Внутренняя схема линейного датчика Холла и график его характеристики преобразования. Конструкции датчиков тока. Расходомер, принцип действия.
курсовая работа [998,0 K], добавлен 18.05.2012Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории. Эффект Холла в ферромагнетиках и полупроводниках. Датчик ЭДС Холла. Угол Холла. Постоянная Холла. Измерение эффекта Холла. Эффект Холла при примесной и собственной проводимости.
курсовая работа [404,9 K], добавлен 06.02.2007Сущность индуктивно-частотного метода измерения магнитной восприимчивости и принцип работы установки "Эталон-1Б". Разработка программного обеспечения для автоматической записи кривых восприимчивости. Калибровка датчика магнитного поля на эффекте Холла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 18.06.2015Анализ датчика мгновенных температур, его устройство, принцип работы и область применения. Расчет датчика, определение сопротивления его чувствительного элемента, приращение сопротивления. Метрологическое обеспечение прибора, расчет погрешностей.
курсовая работа [66,5 K], добавлен 06.08.2013Принцип действия и расчет детектора термокондуктометрического газоанализатора. Разработка датчика, предназначенного для измерения сил, развиваемых энергетическими установками и агрегатами, расчет его конструктивных и электрических характеристик.
курсовая работа [234,4 K], добавлен 30.08.2010Вывод закона Ампера, формы его записи. Сила взаимодействия параллельных токов. Контур с током в однородном магнитном поле. Сущность эффекта Холла и примеры его использования. Расчет поперечной холловской разности потенциалов. Действие силы Лоренца.
презентация [478,2 K], добавлен 19.05.2016Модуль силы Ампера. Сила взаимодействия двух параллельных токов. Вращающий момент, действующий в однородном магнитном поле на контур с током. Анализ процесса поступательного перемещения рамки. Примеры использования эффекта Холла, значения постоянной.
лекция [349,5 K], добавлен 24.09.2013Характеристика современных систем защиты от протечек воды. Схема накопления энергии при помощи конденсатора. Разработка структурной и принципиальной схемы датчика утечки воды. Схема преобразователя тока в напряжение на основе операционного усилителя.
курсовая работа [331,0 K], добавлен 09.12.2011Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Понятие электрической цепи и электрического тока. Что такое электропроводность и сопротивление, определение единицы электрического заряда. Основные элементы цепи, параллельное и последовательное соединения. Приборы для измерения силы тока и напряжения.
презентация [4,6 M], добавлен 22.03.2011Структура датчика газового состава. Система автоматического моделирования интегральных схем Synopsys TCAD. Расчет температуры рабочей области датчика при импульсном питании нагревателя. Тепловые характеристики для материалов чувствительного элемента.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 27.10.2013Значение дробного квантового эффекта Холла для исследований в области физики твердого тела и квантовой электродинамики. Двумерный электронный газ и его свойства. Причины возникновения эффекта Холла. Электроны и кванты потока, композиционные частицы.
реферат [843,4 K], добавлен 01.12.2014Определение силы, направления и плотности электрического тока. Основные параметры детерминированных периодических сигналов. Резистивное сопротивление и проводимость. Индуктивность, ее свойства и единицы измерения. Законы Ома и Кирхгофа. Метод наложения.
курс лекций [1,1 M], добавлен 26.02.2014Знакомство с этапами разработки тензорезисторного датчика силы с упругим элементом типа консольной балки постоянного сечения. Общая характеристика современных измерительных конструкций. Датчики веса и силы как незаменимый компонент в ряде областей.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 10.01.2014Анализ бесконтактного трансформаторного датчика. Электромагнитные поля, изучаемые в электроразведке. Электромагнитные зондирования и профилирования. Подземные методы электроразведки. Выбор и обоснование материала бесконтактного трансформаторного датчика.
курсовая работа [56,7 K], добавлен 11.10.2012Краткая характеристика устройства ввода тока и напряжения. Методика построения преобразователя тока в напряжение. Фильтр низких частот. Устройство унифицированного сигнала. Расчет устройства ввода тока, выполненного на промежуточном трансформаторе тока.
курсовая работа [144,0 K], добавлен 22.08.2011Метод диодного детектора (датчика). Эффект изменения проводимости полупроводника в сверхвысокочастотном электромагнитном поле, эквивалентная схема диода. Метод с использованием газоразрядного датчика. Структурная схема измерителя импульсной мощности.
реферат [608,6 K], добавлен 10.12.2013Разработка конструкции электромагнитного датчика и принципиальной схемы измерительного блока. Описание принципа работы стабилизатора напряжения. Эксплуатационные требования, учитываемые при разработке. Смета затрат, связанная с выпуском продукции.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 29.03.2012Суть гальваномагнитных явлений в полупроводниковых материалах. Эффекты Холла, Эттингсгаузена и Нернста. Закономерности, структура и химическая связь соединений типа АIIIВV. Изопериодные гетероструктуры. Подвижность носителей заряда в полупроводниках.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 09.12.2010Определение максимальной в заданном диапазоне температуры погрешность нелинейности характеристики, необходимость линеаризации. Определение разрядности аналого-цифрового преобразования термопары ТХА(К), принцип его работы, функциональная схема прибора.
курсовая работа [126,3 K], добавлен 30.11.2009
