用霍尔元件测量磁场

用霍尔元件测量磁场,第1张

霍尔元件的一面(A面)垂直磁场放置,测出A面与其对面的长度L(嫌唯滑即霍尔芹腊元件的厚度),并对霍尔元件通电流I(B面,电流方向是垂直磁场的),测出霍尔元件的长a和宽b。此时用灵敏电压表连接A面与A面的对面山枯,可测出电压U。用公式Eq=Bqv可求,其中E=U/L,q约去,B是要求的量,v用公式ev=I/(ab)其中的e是确定的为1.6*10^19。

依据霍尔效应原理,UH=KHISB

即:霍尔电势差UH与电流IS及磁感应强度B成正比。Is为激励电流,是直流电流。KH为灵敏度常数。注意,磁感应强度B是指与激励电流Is方向垂直的磁场分量。

霍尔电势可以雹宽实时反映交变磁场的磁感应强度的大小和极性。

线性型霍尔元件可源掘亮以测量交变磁场。具体只要给霍尔元件施加激励,将其摆放在磁场中,其输出电势就反应摆放处与激励电流方向垂直的磁感应强度分量的大小和极性。

如果不能确定磁感应强度的方向,可以用两个霍尔元件垂直摆放,两个霍尔元件输散信出霍尔电势的方和根与磁感应强度的大小成正比。

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型兄升半导体,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,

因肢中此:

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:

B=UH/KHIS历尘山(3)

因此,KH是常数,IS为已知激励电流,只要测量出UH,就可以计算出磁感应强度B。


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