Преобразователи на магнитном эффекте

Лекция № 7 от 04.04.05

Рассмотрим два вида преобразователей, которые используются для измерения напряженности магнитного поля. Это устройства на эффекте Холла и приборы, принцип действия которых основан на зависимости сопротивления от напряженности магнитного поля.

Преобразователи на эффекте Холла.

Хотя эффект Холла наблюдается в очень большом количестве материалов он не очень ярко проявляется в проводниках, поэтому все серийные преобразователи Холла изготавливаются из полупроводников.

Если тонкая пластина полупроводника толщиной t, помещается в магнитное поле с индукцией B, а управляющий ток I течет так вдоль нее так, что электрическое поле составляет прямой угол с магнитным, то на концах пластины возникает напряжение. Значение напряжения Холла в разомкнутой цепи определяется выражением.

У полупроводников n почти в десять раз млн. раз меньше, чем у проводников. Отсюда видно, что у полупроводников напряжение Холла соответственно больше. Эффективная длина l и ширина W – пластины Холла, должны быть такими, чтобы их соотношение . Так как эмпирически доказано, что для других значений этого соотношения напряжение Холла снижается. Кроме того, пластина для датчика Холла должна быть, как можно более тонкой, что ухудшает ее механические свойства, но позволяет получить большое значение напряжения Холла. Для производства преобразователей Холла в основном используются два материала арсенид индия и фосфид арсенид индия.

Полупроводниковая пластина Холла, изготавливается по одной из трех технологий.

Первая: пластина полупроводника отрезается от бруска материала и травится до получения толщины от 5 до 100 мкм. Затем она приклеивается к подложке слоем эпоксидной смолы толщиной в 1-2 мкм, которая заполняет трещины в материале, которые образуются в процессе травления и также выполняет радиаторную функцию.

Вторая: полупроводниковый материал осаждается из паров на подложку толщиной 2-3 мкм, в результате чего образуется единая кристаллическая система. Этот прибор удобен для использования при очень низких и очень высоких температурах.

Третья: слой арсенида индия (арсенид галлия) толщиной 10 мкм выращивается в виде монокристалла из газовой фазы. При этом получается прибор с высокой стабильностью и низким температурным коэффициентом.

Подложка для пластин холла должна быть жесткой и иметь малую толщину при этом она должна обладать высоким удельным сопротивлением, а также высокой тепло проводимостью генерируемой в пластине Холла.

Температурный коэффициент пластины Холла и подложки должны быть согласованны.

Дата добавления: 2014-01-07