енератора, що задає. Істотно відзначити, що маса, що входить до виразу (1) - (3), це маса вільного електрона; величина ж рухливості m визначається ефективною масою.
В
Рис 5.1
Схема посилення холловского поля з двох елементів I і II.
Вказані напрямки: знаком Г… - магнітного поля B z ; стрілками - прискорення dV x /dt; полів Холла E (1) y , E (2) y ; густин струму j (1) x , j (2) x .
6. Датчик ЕРС Холла. br/>
Датчик ЕРС Холла - це елемент автоматики, радіоелектроніки та вимірювальної техніки, що використовується в якості вимірювального перетворювача, дія якого заснована на ефекті Холла. Являє собою тонку прямокутну пластину (площа - кілька мм 2 ), або плівку, виготовлену з напівпровідника (Si, Ge, InSb, InAs), має чотири електрода для підведення струму і знімання ЕРС Холла. Щоб уникнути механічних пошкоджень, пластинки Холла ЕРС датчика монтують (а плівку напилюють у вакуумі) на міцній підкладці з діелектрика (слюди, кераміки). Для отримання найбільшого ефекту товщина пластини (плівки) робиться можливо меншою. Датчики ЕРС Холла застосовують для безконтактного вимірювання магнітних полів (від 10 -6 до 10 5 Е). При вимірі слабких магнітних полів користуються Холла ЕРС датчиками, вмонтованими в зазорі феро-або феррімагнітном стрижня (Концентратора), що дозволяє значно підвищити чутливість датчика. Так як в напівпровідниках концентрація носіїв зарядів (а отже, і коефіцієнт Холла) може залежати від температури, то у випадку точних вимірювань необхідно або термостатувати Холла ЕРС датчик, або застосовувати сильнолегованого напівпровідники (останнє знижує чутливість датчика).
За допомогою Холла ЕРС датчика можна вимірювати будь-яку фізичну величину, яка однозначно пов'язана з магнітним полем; зокрема можна змінювати силу струму, так як навколо провідника зі струмом утворюється магнітне поле, яке можна виміряти. На основі Холла ЕРС датчика створені амперметри на струми до 100 кА. Крім того Холла ЕРС датчики застосовуються в вимірниках лінійних і кутових переміщень, а також у вимірниках градієнта магнітного поля, магнітного потоку і потужності електричних машин, в безконтактних перетворювачах постійного струму в змінний, і, нарешті, в відтворюючих голівках систем звукозапису.
В В В В В
7. Кут Холла
Вплив магнітного поля ми оцінюємо, порівняння полі Холла з тягне полем. Визначимо кут Холла
В
де
Ефект Холла визначається властивостями В«середньогоВ» електрона, він не залежить від концентрації. <В
Рис.7.1 Визначення кута Холла ф Н.
Макроскопічно кут Холла описує викривлення силових ліній електричного поля (або еквіпотенційних поверхонь) під дією магнітного поля, мікроскопічно - частина орбіти Ландау, яку в середньому проходить електрон між двома зіткненнями.
Знак визначається знаком носіїв заряду і дозволяє таким чином розрізнити електронну діркову провідності.
Кількісна оцінка кута Холла: якщо В = 1Т,, то При 300 К маємо
Напівпровідник Метал
В В
При дуже малих кутах Холла, наприклад в напівпровідниках і металах з низькою рухливістю, спостереження малих відхилень еквіпотенціалью дуже ускладнене.
В В В В В В В В В В В В В В В В В В
В В В
8. Постійне Холла
Після Холла E н виникає в магнітному полі через наявність у електронів дрейфовой швидкості V d . Макроскопічно, однак, вимірюють струм, відповідний щільності струму j = qnv d = qnuE y . Тому E н визначають через j і вводять постійну Холла.
В
Внаслідок нормировки на щільність струму постійна Холла залежить від концентрації, але не залежить від рухливості носіїв!
Вимірюючи напруженість поля Е Н , щільність струму j і магнітне поле B, ми можемо визначити з ефекту Холла знак і концентрацію носіїв
В
9. Вимірювання ефекту Холла
Ми тут не можемо детально обговорювати техніку вимірювань ефекту Холла. Труднощі полягають у отриманні однорідного струму, вимірі малих напруг, отриманні низькоомних контактів, усунення термонапряжения і т.д. На цю тему є обширна література...
