холла датчик

ХОЛЛА ДАТЧИК - полупроводниковый прибор, преобразующий на основе Холла эффекта индукцию внеш. магн. поля в электрич. напряжение. Представляет собой тонкую пластинку (или плёнку) полупроводника (напр., Si, Ge, GaAs, InSb), укреплённую (напылённую) на прочной подложке из диэлектрика (слюды, керамики, феррита), с четырьмя электродами для подведения тока и съёма эдс Холла (V_X).

При помещении X. д. в магн. поле с индукцией В, направ-

ленной перпендикулярно пластине (рис.), на осн. носители заряда действует сила Лоренца F =q[uB], отклоняющая их

к одной из граней пластины (q - заряд, u-скорость носителя

заряда). Накопление носителей заряда у одной из граней и их недостаток у другой приводит к образованию электрич. поля Е_X и V_Х. Поле E_X препятствует накоплению зарядов, и, как только создаваемая им сила станет равной силе Лоренца (qE_X = quB), разделение зарядов прекратится. Т. к. эдс Холла V_x = E_Xd=uBd, то при толщине пластины а

где R=1/p или R=1/n - коэф. Холла (р, п - концентрации положит. и отрицат. носителей заряда соответственно). Для увеличения магниточувствительности X. д. необходимо увеличивать R, т. е. уменьшать концентрацию осн. носителей заряда. Однако в полупроводнике, близком к собственному, коэф. R~m_p²- m²_nn резко уменьшается при nр.

При питании X. д. от источника напряжения V эдс Холла V_X= VBmd/l, где m - подвижность осн. носителей заряда. Коэф. использования X. д. h = Р_н/Р_вх~(mВ)², где Р_вх - мощность, потребляемая входной цепью, Р_н - мощность, выделяемая во внеш. нагрузке; поэтому для создания X. д. необходимо использовать полупроводники с высокой подвижностью носителей заряда. К таким материалам относятся германий, арсенид галлия, антимонид индия.

X. д. широко применяют в устройствах измерителей магн. индукции и в аналоговых вычислит. машинах в качестве умножит. элементов. Разработан ряд интегральных схем со встроенным X. д. Схемы могут быть либо с аналоговым выходом (выходной сигнал пропорц. В), либо цифровым (при определённом В выходное напряжение скачком изменяется от минимального до максимального). На их основе созданы датчики перемещения, измерители частоты вращения, электронные компасы, бесконтактные переключатели, бесколлекторные электродвигатели пост. тока и т. д.

Лит.: Никулин И. М., Стафеев В. И., Физика полупроводниковых приборов, 2 изд., М., 1990; Хомерики О. К., Полупроводниковые преобразователи магнитного поля, М., 1986.

И. М. Викулин.

   <<      Предметный указатель      >>