Гальванометрические преобразователи

Принцип действия и конструкция. Преобразователи Холла. ГМП основаны на физических эффектах в находящихся в магнитном поле твёрдых телах при движении в них заряженных частиц. В качестве измерительных преобразователей практическое применение получили полупроводниковые ГМП, основанные на исследовании Гаусса и Холла. Эффект Холла заключается в возникновении поперечной разности потенциалов (ЭДС Холла) на боковых гранях пластин. А эффект Гаусса (магниторезистивные преобразователи) проявляется в изменении электрического сопротивления пластин.

Оба эффекта обусловлены изменением траектории движения заряженных частиц в магнитном поле. Возникают одновременно и связаны между собой так, что каждый из них приводит к ослаблению другого. Выбирая определённым образом конструкцию и состав материала преобразователя, можно усилить один из эффектов и ослабить другой, создавая таким образом преобразователи Холла или магниторезистивные преобразователи.

Рис. 5.60. Четырёхполюсник преобразователя Холла

Преобразователи Холла – четырёхполюсник, обычно выполненный в виде тонкой пластинки или плёнки из полупроводникового материала (рис. 5.60). Токовые электроды 1 и 2 выполняются по всей ширине поперечной грани, что обеспечивает равномерное распределение выходного тока по сечению преобразователя. Потенциальные (Холловые) электроды 3, 4 расположены в центральной части продольной грани. В магнитном поле В носители заряда (электроны с зарядом e и скоростью v) под действием силы Лоренца (F _Л= e * v * B), изменяют свою траекторию в следствии чего на одной из боковых граней концентрация заряда одного знака увеличивается, а на противоположной стороне уменьшается. Особенно сильно эффект Холла проявляется в германии, кремнии и в полупроводниках.

Кристаллические преобразователи Холла выполняются в виде тонких пластин с толщиной 0,01 – 0,2 мм, которые вырезаются из монокристаллов и шлифуются. Выходная величина преобразователя Холла пропорциональна произведению 2 величин: тока и магнитной индукции, поэтому он иногда называется множительным преобразователем. Если одну из величин зафиксировать, то датчик Холла – измерительный преобразователь другой величины.

Магниторезисторы представляют собой ГМП, изменение сопротивления которых обусловлено изменением подвижности носителей заряда. Под действием магнитного поля траектории носителей изменяются, вследствие чего скорость их движения в направлении электрического поля уменьшается, а следовательно, увеличивается сопротивление.

Рис. 5.61. Типовая схема включения датчика Холла

Типовая схема включения датчика Холла приведена на рис. 5.61.

Другим примером гальванометрического преобразователя являются магнитодиоды – диоды с несимметричным p - n –переходом, в которых под действием поля уменьшается подвижность и концентрация носителей заряда, вследствие чего увеличивается прямое сопротивление перехода и при заданном токе увеличивается падение напряжения на переходе.

Дата добавления: 2014-12-16