⑴ 有人能詳細講解一下霍耳效應嗎 急!
霍耳效應
當電流垂直於外磁場方向通過導體時,在垂直於電流和磁場的方向的導體兩側產生電勢差的現象。電勢差的大小與電流和磁場強度的乘積成正比,而與物體沿磁場方向的厚度成反比。比例系數稱霍耳系數,它同物體中載流子的符號和濃度有關。余漏一般說來,金屬和電解質的霍耳效應都很小,但半導體則較顯著。因此,研究固體的霍耳效應可以確定它的導電類型以及其中載流子的濃度等;利用半導體的霍耳效應可以製成測量磁場強度的磁強計、微波技術及電子計算機中的元件等。有一個厚度為d、寬為l的導電薄片,沿x軸通有電流強度I。當在y軸方向加以勻強磁場B時,在導體薄片兩側(圖中的A,A』)產生電勢差UAA』。這就是霍耳效應。假設所討論導電薄片的載流子(參與
可知,這些正電荷的載流子所得到的力沿+Z軸方向。若薄片中載流子為負電荷,q<0,則
■
軸方向的洛侖茲力
f1=qvB
設載流子為正電荷,由於洛侖茲力的作用,正電荷將在A側堆積,而在A』側出現負電荷,並產生由A指向A』的橫向電場Et。顯然Et對q的作用力fe=qEt,與fL=qvB反向,當
qEt=qvB
或當電場Et滿足
Et=vB
時相同的運動狀態,同時A,A』兩側停止電荷的繼續堆積,從而在AA』兩側建立一個穩定的電勢差UAA』
又電流強度I=nqvL•d,n為單位體積的載流子數。則載流子的漂移速度
v=I/nqLd
將其代入UAA』=vBl得
若載流子為負電荷,作與前相同的討論,仍然得到上式,不過式中q<0,因而UAA』<0即A』點的電勢高於A點。只要我們將式中的q理解為代數
k稱為霍耳系數,與所測材料的物理性質有關。當載流子q>0時,k>0,
由實驗測得霍耳系數k,從而確定該材料的載流子濃度n,以及載流子的電性能(q>0或q<0)。霍耳效應廣泛應用於半導體材料的測試和研究中。例如用霍耳效應以確定一種半導體材料是電子型(n型——多數載流子為電子)還是「空穴」型(p型——多數載流子為空穴)。半導體內載流子的濃度受溫度、雜質以及其它因素的影響信啟很大,因此霍耳效應為研
原子價的金屬符合,而對雙原子價的金屬以及半導體材料,霍耳系數不能寫成這種形式,必須用量子理滑毀如論來說明。但半導體材料的霍耳系數k與其載流子濃度n之間仍有反比關系。利用霍耳效應的霍耳元件有很多方面的用途:例如測量磁場;測量直流和交流電路中的電流強度和功率;轉換信號,如把直流電流轉換成交流電流並對它進行調制,放大直流或交流訊號等。
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⑵ 霍爾效應靈敏度是多少為什麼這么低
一、霍爾元件靈敏度KH一般在0.1~0.5mV/(mA.G)。霍爾元件的靈敏度與霍爾系數成正比,而與霍爾元件的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,單位為mV/(mA.G),前早它通常可以表徵霍爾常數。
另外,如果是指大學物理里的霍爾實驗那個靈敏度值,具體還得看實驗用具。
二、霍爾元件是應用霍爾效應的半導體。一般用於電機中測定轉子轉速,如錄像機的磁鼓,電腦中的散熱風扇等;是一種基於霍爾效應的磁感測器,已發展成一個品種多樣的磁感測器產品族,並已得到廣泛的應用。
(2)用本實驗裝置能否測量霍爾元件靈敏度Kh擴展閱讀:
元件特性:
1、霍爾系數(又稱霍爾常數)RH
在磁場不太強時,霍爾電勢差UH與激勵電流I和磁感應強度B的高散乘積成正比,與霍爾片的厚度δ成反比,即UH =RH*I*B/δ,式中的RH稱為霍爾系數,它表示霍爾效應的強弱。 另RH=μ*ρ即霍爾常數等於霍爾片材料的電阻率ρ與電子遷移率μ的乘積。
2、霍爾靈敏度KH(又稱霍爾乘積靈敏度)
霍爾靈敏度與霍爾系數成正比而與霍爾片的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,它通常可以表徵霍爾常數。
3、霍爾額定激勵電流
當霍爾元件自身溫升10℃時所流過的激勵電流稱為額定激勵電流。
4、霍爾最大允許激勵電流
以霍爾元件允許最大溫升為限制所對應的激勵戚悔氏電流稱為最大允許激勵電流。
5、霍爾輸入電阻
霍爾激勵電極間的電阻值稱為輸入電阻。
6、霍爾輸出電阻
霍爾輸出電極間的電阻值稱為輸出電阻。
7、霍爾元件的電阻溫度系數
在不施加磁場的條件下,環境溫度每變化1℃時,電阻的相對變化率,用α表示,單位為%/℃。
8、霍爾不等位電勢(又稱霍爾偏移零點)
在沒有外加磁場和霍爾激勵電流為I的情況下,在輸出端空載測得的霍爾電勢差稱為不等位電勢。
參考資料來源:網路-霍爾元件
⑶ 能否用霍爾元件測量交變磁場怎樣測量
依據霍爾效應原理,UH=KHISB
即:霍爾電勢差UH與電流IS及磁感應強度B成正比。Is為激勵電流,是直流電流。KH為靈敏度常數。注意,磁感應強度B是指與激勵電流Is方向垂直的磁場分量。
霍爾電勢可以實時反映交變磁大州場的磁感應強度的大小和極性。
線性型霍爾元件可以測量交變磁場。具體只要給霍爾元件施加激勵,將其擺放在磁場中,其輸出電勢就反應擺放處與激勵電流方向垂直的磁感應強度分量的大小和極性。
如果不能確定磁感應強度的方向,可以用兩個滾早蔽霍爾元件垂直擺放,兩個霍爾元件睜老輸出霍爾電勢的方和根與磁感應強度的大小成正比。
⑷ 霍爾原件有哪些參數如何測量
一、實驗原理
靜止的載流導體位於磁場中(三個條件,靜止、通電導體、磁場),當電流I的方向與磁場的方向有一定夾角時,在垂直於電流和磁場方向的載流導體的兩側面之間會產生電動勢,電流方向與磁場方向垂直時,產生的電動勢最大,這一現象稱為霍爾效應。
霍爾效應的本質是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起偏轉,當帶電粒子被約束在固體材料中,這種偏轉就導致在垂直於電流和磁場的方向產生正、負電荷的聚集,從而在材料中形成附加的橫向電場。
霍爾效應一般極為微弱,但在高純度的半導體中比較明顯,因為半導體材料的載流子遷移率很高,電阻率也比較大。
實用中為提高霍爾元件的靈敏度,將元件製成很薄、很小的矩形。過去霍爾元件的尺寸都在毫米數量級,新的製作工藝(真空鍍膜)已使霍爾元件的尺寸更小,僅為微米數量級。所以實驗中要嚴格按要求施加工作電流,注意安全,保護儀器。
霍爾效應已在科學實驗和工程技術中得到廣泛應用。
霍爾感測器主要用在以下幾個方面:測量磁場強度;測量交直流電路電流強度和電功率;轉換信號,如將直流電流轉換成交流電流;對各種非電量的物理量進行測量並輸出電信號供自動檢測、控制和信息處理,實現生產過程的自動化。
無論工科或理科學生,了解這一極富實用性的實驗,對將來的工作和學習都有幫助。
二、實驗儀器
實驗儀器由兩部分組成,實驗儀和測試儀。
實驗儀包括一個用來產生勻強磁場的電磁鐵,一個置於電磁鐵縫隙中的霍爾感測器,其位置可調節,左右兩個開關分別控制霍爾感測器工作電流IS和電磁鐵線圈激勵電流IM的方向,中間開關向上閉合用以測量霍爾感測器輸出的霍爾電壓VH,向下閉合用以測量霍爾感測器上的電壓降V0。
儀器上標有該霍爾感測器的靈敏度KH,注意要將單位mV/(mA*KGS)換算成國際單位制。
測試儀是實驗電源和測量儀表,兩個恆流源分別輸出霍爾感測器工作電流IS和電磁鐵線圈激勵電流IM,調節IS和IM,可實現實驗條件的控制和改變,兩者共用一個電流表讀數,注意測量霍爾感測器工作電流時讀數最大值是1.999毫安,測量電磁鐵線圈激勵電流時讀數最大值是1.999安培,左邊電壓表用來測量霍爾電壓VH和V0,讀數單位是毫伏。
⑸ 能否用霍爾元件測量交變磁場
可以。
必須使用霍爾元件的線性區,測量才比較准確。因為霍爾元件的輸出電壓=輸入電流*磁場強度,也就是說:磁場強度的改變,必然反映到輸出電壓上。
依據霍爾效應原運嘩理,UH=KHISB 即:霍爾電勢差UH與電流IS及磁感應強度B成正比。Is為激勵電流,是直流電流。KH為靈敏度常數。大指注意,磁感應強度B是指與激勵電流Is方向垂直的磁場分量。 霍爾電勢可以實時反映交變磁場的磁感應強度的大小和極性。
(5)用本實驗裝置能否測量霍爾元件靈敏度Kh擴展閱讀:
如果把霍爾元件集成的開關按預定滾悄配位置有規律地布置在物體上,當裝在運動物體上的永磁體經過它時,可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號列可以感測出該運動物體的位移。若測出單位時間內發出的脈沖數,則可以確定其運動速度。
由於通電導線周圍存在磁場,其大小和導線中的電流成正比,故可以利用霍爾元件測量出磁場,就可確定導線電流的大小。利用這一原理可以設計製成霍爾電流感測器。其優點是不和被測電路發生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合於大電流感測。
⑹ 霍爾效應實驗報告如何用實驗測量霍爾元件的靈敏度設計實驗
求出U:I為斜率K1,K1=靈敏度乘以B。用斜率除以磁通量,B=CIm
⑺ 霍爾元件的靈敏度怎麼測量
由UH=KHBIs,得KH=UH/BIs,可加一定值的B,作UH—Is特性曲線,得斜率UH/Is乘以1/B即可的霍爾元件靈敏度KH。在這上面公式字元不聽使喚,寫的時候注意下標。
⑻ 如何測霍爾效應靈敏度
霍爾元件(由銻化銦製成)的靈敏度比較好測量,相同的電壓和磁場條件下,輸出電壓高的則靈敏度高。
霍爾集成電路(IC)的靈敏度的測量要分兩種:
(1)對於開關型,測量可以使hallIC打開(一般輸出由高變低)的磁場強度,使hall打開的磁場越弱則靈敏度越高。
(2)對於線性hall,則需要給晶元一個磁場變數(比如磁場變化100GS)看輸出電壓變化值的大小,電壓變化的則靈敏度高。
對於怎樣提高靈敏度,在hall材料已經確定的情況下只能靠外加放大器等電子電路來變相的實現。
(8)用本實驗裝置能否測量霍爾元件靈敏度Kh擴展閱讀:
霍爾元件的靈敏度與霍爾系數成正比,而與霍爾元件的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,單位為mV/(mA.G),它通常可以表徵霍爾常數。另外,如果是指大學物理里的霍爾實驗那個靈敏度值,具體還得看實驗用具。
實際的霍爾元件,通常分為開關型或線性型兩種,開關型一般不標稱靈敏度,而線性型通常電流I由內部電路決定。因此,靈敏度的定義發生了變化。
線性型霍爾元件中,從原理上看,由VH=KHIB變為VH=KHB,單位變為mV/G,此時靈敏度一般在1~5mV/G左右。
⑼ 如何測定霍爾靈敏度它和哪些因素有關為提高霍爾原件的靈敏度你將採用什麼方法
霍爾元件(由銻化銦製成)的靈敏度比較好測量,相同的電壓和磁場條件下,輸出電壓高的則靈敏度高.
霍爾集成電路(IC)的靈敏度的測量要分兩種:
(1) 對於開關型,測量可以使hall IC打開(一般輸出由高變低)的磁場強度,使hall打開的磁場越弱則靈敏度越高。
(2)對於線性hall,則需要給晶元一個磁場變數(比如磁場變化100GS)看輸出電壓變化值的大小,電壓變化的則靈敏度高。
對於怎樣提高靈敏度,在hall材料已經確定的情況下只能靠外加放大器等電子電路來變相的實現。
擴展資鬧褲料:
霍爾線性器件的精度高、線性度好;霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高(可達μm 級),採用了各種補償和保護措施,霍爾器件的工作溫度范圍寬,可達-55℃~150℃。
在磁場不太強時,霍爾電勢差UH與激勵電流I和磁感應強度B的乘積成正比,與霍爾片的厚度δ成反比,即UH =RH*I*B/δ,式中的RH稱為霍爾系數,它表示霍爾效應的強弱。 另RH=μ*ρ即霍爾常數等於霍爾片材料的電阻率ρ與電子遷移率μ的乘積。
線性霍爾效應感測器 IC 的電壓輸出會精確跟蹤磁通密度的變化。在靜態(無磁場)時,從理論上講,輸出應等於在工作電壓及工作溫度范圍內的電源電壓的一半。增加南極磁場將增加來自其靜態電壓的電壓。
相反,增加北極磁場將增加來自其液含簡靜態電壓的電壓。這些部件可測量電流的角、接近性、運動及磁通量。它們能夠以磁力驅動的方式反映機械事件。
⑽ 如何測量霍爾元件靈敏度
測量霍爾的靈敏度一般理解為單極開關霍爾!如:OH3144,OH137等,這樣的霍爾用處最多!用量最大!
它的管腳定義為:印章面面向自己,管腳向下,模吵從左到右分別為:1電源正,2電源負3輸出(信號)。
單極開關霍爾OH44E:在13腳之間加850電阻。接上電源後,用磁場(S或N)慢慢靠近霍爾表面,當2,3腳之間從高電壓變為低電壓輸出時,這時候的磁場強度就是霍爾的靈敏度!具體數值用高斯計來測量!
雙極鎖存霍爾OH41:在13腳之間加850電阻。接上電源後,用磁場S觸發霍爾表面,2,3腳之間會有高或低電壓輸出。再用另一磁極N極觸發霍爾表面,2,3腳之間會有相反電壓輸出!這兩個點就是靈敏度!
線性霍爾OH49E:接上電源後,用磁場觸發霍爾表面,2,3腳之間會有連續的高低電壓輸出。這個連續的數值就是靈敏度!圓碼茄可以給您個資料!我橘察是霍爾生產的!可以找下OH系列霍爾