霍尔元件的灵敏度与霍尔系数成正比,而与霍尔元件的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,单位为mV/(mA.G),它通常可以表征霍尔常数。另外,如果是指大学物理里的霍尔实验那个灵敏度值,具体还得看实验用具。
实际的霍尔元件,通常分为开关型或线性型两种,开关型一般不标称灵敏度,而线性型通常电流I由内部电路决定。因此,灵敏度的定义发生了变化。
线性型霍尔元件中,从原理上看,由VH=KHIB变为VH=KHB,单位变为mV/G,此时灵敏度一般在1~5mV/G 左右。
扩展资料
元件特性:
1、霍尔系数(又称霍尔常数)RH
在磁场不太强时,霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比,与霍尔片的厚度δ成反比,即UH =RH*I*B/δ,式中的RH称为霍尔系数,它表示霍尔效应的强弱。 另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。
2、霍尔灵敏度KH(又称霍尔乘积灵敏度)
霍尔灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,它通常可以表征霍尔常数。
3、霍尔额定激励电流
当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。
4、霍尔最大允许激励电流
以霍尔元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。
5、霍尔输入电阻
霍尔激励电极间的电阻值称为输入电阻。
6、霍尔输出电阻
霍尔输出电极间的电阻值称为输出电阻。
7、霍尔元件的电阻温度系数
在不施加磁场的条件下,环境温度每变化1℃时,电阻的相对变化率,用α表示,单位为%/℃。
8、霍尔不等位电势(又称霍尔偏移零点)
在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下,在输出端空载测得的霍尔电势差称为不等位电势。
参考资料来源:百度百科-霍尔元件
霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场EH。
电流IS通过N型或P型霍尔元件,磁场B方向与电流IS方向垂直,且磁场方向由内向外,对于N型半导体及P型半导体,分别产生的方向如左图和右图的霍尔电场EH(据此,可以判断霍尔元件的属性——N型或P型)。
霍尔电势差EH阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力FE与洛仑兹力FB相等时,霍尔元件两侧电荷的积累就达到动态平衡。
由于:
FE=eEH,FB=evB,
因此:
eEH=eVB (1)
设试样的宽为b,厚度为d,载流子浓度为n ,则:
IS=nevbd(2)
由(1)、(2)式可得:
霍尔电势差UH=EHb=(1/ne)(ISB/d)=RH(ISB/d)
RH=1/ne是材料的霍尔系数,它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。
对于固定霍尔元件,厚度d固定,记KH为霍尔元件的霍尔系数,可得:
UH=KHISB(3)
即:霍尔电势差UH与电流IS及磁感应强度B成正比。
霍尔效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数,以及判断材料的导电类型,是研究半导体材料的重要手段。还可以用霍尔效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。用霍尔效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。霍尔电势差是这样产生的:当电流IH通过霍尔元件(假设为P型)时,空穴有一定的漂移速度v,垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力(3-14-1)式中q为电子电荷。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转,由于样品有边界,所以有些偏转的载流子将在边界积累起来,产生一个横向电场E,直到电场对载流子的作用力FE=qE与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止,即(3-14-2)这时电荷在样品中流动时将不再偏转,霍尔电势差就是由这个电场建立起来的。如果是N型样品,则横向电场与前者相反,所以N型样品和P型样品的霍尔电势差有不同的符号,据此可以判断霍尔元件的导电类型。设P型样品的载流子浓度为p,宽度为b,厚度为d。通过样品电流IH=pqvbd,则空穴的速度v=IH/pqbd,代入(3-14-2)式有(3-14-3)上式两边各乘以b,便得到(3-14-4)称为霍尔系数。在应用中一般写成UH=KHIHB. (3-14-5)比例系数KH=RH/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度,单位为mV/(mA·T)。一般要求KH愈大愈好。KH与载流子浓度p成反比。半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小,所以都用半导体材料作为霍尔元件。KH与片厚d成反比,所以霍尔元件都做的很薄,一般只有0.2mm厚。由(3-14-5)式可以看出,知道了霍尔片的灵敏度KH,只要分别测出霍尔电流IH及霍尔电势差UH就可算出磁场B的大小。这就是霍尔效应测磁场的原理。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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