早在1879年人们就在金属中发现了霍尔效应,1910年就有人用铋制成了霍尔元件,用以测量磁场。但由于这种效应在金属中十分微弱,当时并没有引起什么重视。1948年后,由于半导体技术的迅速发展,人们找到了霍尔效应较为显著的半导体材料——锗(Ge),接着,在1958年前后,人们又对化合物半导体——锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)进行了大量的研究,并制成了较为满意的元件。这时霍尔效应以及它所具有的广泛的应用才受到了人们普遍的重视。
霍尔元件应用霍尔效应的半导体。
所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈极强的霍尔效应。
由于通电导线周围存在磁场,其大小和导线中的电流成正比,故可以利用霍尔元件测量出磁场,就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别适合于大电流传感。
若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中,则在该元件中将产生电流I,元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比,如果再测出该电磁场的磁场强度,则电磁场的功率密度瞬时值P可由确定。
1、物理性质不同:
(1)导体电阻率很小且易于传导电流。导体中存在大量可自由移动的带电粒子。在外电场作用下,带电粒子作定向运动,形成明显的电流。
(2)半导体常温下导电性能介于导体与绝缘体之间。
(3)绝缘体不善于传导电流,电阻率极高。绝缘体和导体,没有绝对的界限。绝缘体在某些条件下可以转化为导体。
2、用途不同:
(1)导体常用于工程技术、科学以及能源领域。
(2)半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用,如二极管就是采用半导体制作的器件。
(3)绝缘体通常作为电缆的外表覆层。事实上空气本身就是一种绝缘体,并不需要其他的物质进行绝缘。高压输电线就是通过空气绝缘的,因为使用固体(例如塑料)覆层并不实际。然而,导线相互接触可能造成短路和火灾。
在同轴电缆中,中心的导体必须位于正中,以防止电磁波的反射。另外,任何高于60V的电压都会对人体造成电击或触电危险。使用绝缘体作为外表覆层可以防止这些问题。
扩展资料:
通常电阻系数小的,导电性能好的物体例如:银、铜、铝是良导体。含有杂质的水、人体、潮湿的树木、钢筋混凝土电杆、墙壁、大地等,也是导体,但不是良导体。
电阻系数很大的,导电性能很差的物体例如:陶瓷、云母、玻璃、橡胶、塑料、电木、纸、棉纱、树脂等物体,以及干燥的木材等都是绝缘体。
导电性能介于导体和绝缘体之间的物体例如:硅、锗、硒、氧化铜等都是半导体。
霍尔元件是一种半导体磁电器件,它是利用霍尔效应来进行工作的。
霍尔元件可用多种半导体材料制作,如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。
半导体中电子迁移率(电子定向运动的平均速度)比空穴迁移率高,因此N型半导体较适合于制造灵敏度高的霍尔元件霍尔元件。
常用的半导体材料N型硅、N型锗、锑化铟、砷化铟和不同比例亚砷酸铟和磷酸铟组成的In型固溶体等。
其中N型锗容易加工,其霍尔常数、温度性能、输出线性都较好,应用非常普遍锑化铟元件由于在高温时霍尔常数大,所以输出较大,但对温度最敏感,尤其在低温范围内温度系数大;砷化铟的霍尔常数较小,温度系数也较小,输出线性好;砷化镓的温度特性和输出线性好,是较理想的材料,但价格较贵。不同材料适用于不同场合,锑化铟适用于作为敏感元件,锗和砷化铟霍尔元件适用于测量指示仪表。
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