⑴ 有人能详细讲解一下霍耳效应吗 急!
霍耳效应
当电流垂直于外磁场方向通过导体时,在垂直于电流和磁场的方向的导体两侧产生电势差的现象。电势差的大小与电流和磁场强度的乘积成正比,而与物体沿磁场方向的厚度成反比。比例系数称霍耳系数,它同物体中载流子的符号和浓度有关。余漏一般说来,金属和电解质的霍耳效应都很小,但半导体则较显著。因此,研究固体的霍耳效应可以确定它的导电类型以及其中载流子的浓度等;利用半导体的霍耳效应可以制成测量磁场强度的磁强计、微波技术及电子计算机中的元件等。有一个厚度为d、宽为l的导电薄片,沿x轴通有电流强度I。当在y轴方向加以匀强磁场B时,在导体薄片两侧(图中的A,A’)产生电势差UAA’。这就是霍耳效应。假设所讨论导电薄片的载流子(参与
可知,这些正电荷的载流子所得到的力沿+Z轴方向。若薄片中载流子为负电荷,q<0,则
■
轴方向的洛仑兹力
f1=qvB
设载流子为正电荷,由于洛仑兹力的作用,正电荷将在A侧堆积,而在A’侧出现负电荷,并产生由A指向A’的横向电场Et。显然Et对q的作用力fe=qEt,与fL=qvB反向,当
qEt=qvB
或当电场Et满足
Et=vB
时相同的运动状态,同时A,A’两侧停止电荷的继续堆积,从而在AA’两侧建立一个稳定的电势差UAA’
又电流强度I=nqvL•d,n为单位体积的载流子数。则载流子的漂移速度
v=I/nqLd
将其代入UAA’=vBl得
若载流子为负电荷,作与前相同的讨论,仍然得到上式,不过式中q<0,因而UAA’<0即A’点的电势高于A点。只要我们将式中的q理解为代数
k称为霍耳系数,与所测材料的物理性质有关。当载流子q>0时,k>0,
由实验测得霍耳系数k,从而确定该材料的载流子浓度n,以及载流子的电性能(q>0或q<0)。霍耳效应广泛应用于半导体材料的测试和研究中。例如用霍耳效应以确定一种半导体材料是电子型(n型——多数载流子为电子)还是“空穴”型(p型——多数载流子为空穴)。半导体内载流子的浓度受温度、杂质以及其它因素的影响信启很大,因此霍耳效应为研
原子价的金属符合,而对双原子价的金属以及半导体材料,霍耳系数不能写成这种形式,必须用量子理滑毁如论来说明。但半导体材料的霍耳系数k与其载流子浓度n之间仍有反比关系。利用霍耳效应的霍耳元件有很多方面的用途:例如测量磁场;测量直流和交流电路中的电流强度和功率;转换信号,如把直流电流转换成交流电流并对它进行调制,放大直流或交流讯号等。
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⑵ 霍尔效应灵敏度是多少为什么这么低
一、霍尔元件灵敏度KH一般在0.1~0.5mV/(mA.G)。霍尔元件的灵敏度与霍尔系数成正比,而与霍尔元件的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,单位为mV/(mA.G),前早它通常可以表征霍尔常数。
另外,如果是指大学物理里的霍尔实验那个灵敏度值,具体还得看实验用具。
二、霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。一般用于电机中测定转子转速,如录像机的磁鼓,电脑中的散热风扇等;是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。
(2)用本实验装置能否测量霍尔元件灵敏度Kh扩展阅读:
元件特性:
1、霍尔系数(又称霍尔常数)RH
在磁场不太强时,霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的高散乘积成正比,与霍尔片的厚度δ成反比,即UH =RH*I*B/δ,式中的RH称为霍尔系数,它表示霍尔效应的强弱。 另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。
2、霍尔灵敏度KH(又称霍尔乘积灵敏度)
霍尔灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,它通常可以表征霍尔常数。
3、霍尔额定激励电流
当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。
4、霍尔最大允许激励电流
以霍尔元件允许最大温升为限制所对应的激励戚悔氏电流称为最大允许激励电流。
5、霍尔输入电阻
霍尔激励电极间的电阻值称为输入电阻。
6、霍尔输出电阻
霍尔输出电极间的电阻值称为输出电阻。
7、霍尔元件的电阻温度系数
在不施加磁场的条件下,环境温度每变化1℃时,电阻的相对变化率,用α表示,单位为%/℃。
8、霍尔不等位电势(又称霍尔偏移零点)
在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下,在输出端空载测得的霍尔电势差称为不等位电势。
参考资料来源:网络-霍尔元件
⑶ 能否用霍尔元件测量交变磁场怎样测量
依据霍尔效应原理,UH=KHISB
即:霍尔电势差UH与电流IS及磁感应强度B成正比。Is为激励电流,是直流电流。KH为灵敏度常数。注意,磁感应强度B是指与激励电流Is方向垂直的磁场分量。
霍尔电势可以实时反映交变磁大州场的磁感应强度的大小和极性。
线性型霍尔元件可以测量交变磁场。具体只要给霍尔元件施加激励,将其摆放在磁场中,其输出电势就反应摆放处与激励电流方向垂直的磁感应强度分量的大小和极性。
如果不能确定磁感应强度的方向,可以用两个滚早蔽霍尔元件垂直摆放,两个霍尔元件睁老输出霍尔电势的方和根与磁感应强度的大小成正比。
⑷ 霍尔原件有哪些参数如何测量
一、实验原理
静止的载流导体位于磁场中(三个条件,静止、通电导体、磁场),当电流I的方向与磁场的方向有一定夹角时,在垂直于电流和磁场方向的载流导体的两侧面之间会产生电动势,电流方向与磁场方向垂直时,产生的电动势最大,这一现象称为霍尔效应。
霍尔效应的本质是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起偏转,当带电粒子被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直于电流和磁场的方向产生正、负电荷的聚集,从而在材料中形成附加的横向电场。
霍尔效应一般极为微弱,但在高纯度的半导体中比较明显,因为半导体材料的载流子迁移率很高,电阻率也比较大。
实用中为提高霍尔元件的灵敏度,将元件制成很薄、很小的矩形。过去霍尔元件的尺寸都在毫米数量级,新的制作工艺(真空镀膜)已使霍尔元件的尺寸更小,仅为微米数量级。所以实验中要严格按要求施加工作电流,注意安全,保护仪器。
霍尔效应已在科学实验和工程技术中得到广泛应用。
霍尔传感器主要用在以下几个方面:测量磁场强度;测量交直流电路电流强度和电功率;转换信号,如将直流电流转换成交流电流;对各种非电量的物理量进行测量并输出电信号供自动检测、控制和信息处理,实现生产过程的自动化。
无论工科或理科学生,了解这一极富实用性的实验,对将来的工作和学习都有帮助。
二、实验仪器
实验仪器由两部分组成,实验仪和测试仪。
实验仪包括一个用来产生匀强磁场的电磁铁,一个置于电磁铁缝隙中的霍尔传感器,其位置可调节,左右两个开关分别控制霍尔传感器工作电流IS和电磁铁线圈激励电流IM的方向,中间开关向上闭合用以测量霍尔传感器输出的霍尔电压VH,向下闭合用以测量霍尔传感器上的电压降V0。
仪器上标有该霍尔传感器的灵敏度KH,注意要将单位mV/(mA*KGS)换算成国际单位制。
测试仪是实验电源和测量仪表,两个恒流源分别输出霍尔传感器工作电流IS和电磁铁线圈激励电流IM,调节IS和IM,可实现实验条件的控制和改变,两者共用一个电流表读数,注意测量霍尔传感器工作电流时读数最大值是1.999毫安,测量电磁铁线圈激励电流时读数最大值是1.999安培,左边电压表用来测量霍尔电压VH和V0,读数单位是毫伏。
⑸ 能否用霍尔元件测量交变磁场
可以。
必须使用霍尔元件的线性区,测量才比较准确。因为霍尔元件的输出电压=输入电流*磁场强度,也就是说:磁场强度的改变,必然反映到输出电压上。
依据霍尔效应原运哗理,UH=KHISB 即:霍尔电势差UH与电流IS及磁感应强度B成正比。Is为激励电流,是直流电流。KH为灵敏度常数。大指注意,磁感应强度B是指与激励电流Is方向垂直的磁场分量。 霍尔电势可以实时反映交变磁场的磁感应强度的大小和极性。
(5)用本实验装置能否测量霍尔元件灵敏度Kh扩展阅读:
如果把霍尔元件集成的开关按预定滚悄配位置有规律地布置在物体上,当装在运动物体上的永磁体经过它时,可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数,则可以确定其运动速度。
由于通电导线周围存在磁场,其大小和导线中的电流成正比,故可以利用霍尔元件测量出磁场,就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别适合于大电流传感。
⑹ 霍尔效应实验报告如何用实验测量霍尔元件的灵敏度设计实验
求出U:I为斜率K1,K1=灵敏度乘以B。用斜率除以磁通量,B=CIm
⑺ 霍尔元件的灵敏度怎么测量
由UH=KHBIs,得KH=UH/BIs,可加一定值的B,作UH—Is特性曲线,得斜率UH/Is乘以1/B即可的霍尔元件灵敏度KH。在这上面公式字符不听使唤,写的时候注意下标。
⑻ 如何测霍尔效应灵敏度
霍尔元件(由锑化铟制成)的灵敏度比较好测量,相同的电压和磁场条件下,输出电压高的则灵敏度高。
霍尔集成电路(IC)的灵敏度的测量要分两种:
(1)对于开关型,测量可以使hallIC打开(一般输出由高变低)的磁场强度,使hall打开的磁场越弱则灵敏度越高。
(2)对于线性hall,则需要给芯片一个磁场变量(比如磁场变化100GS)看输出电压变化值的大小,电压变化的则灵敏度高。
对于怎样提高灵敏度,在hall材料已经确定的情况下只能靠外加放大器等电子电路来变相的实现。
(8)用本实验装置能否测量霍尔元件灵敏度Kh扩展阅读:
霍尔元件的灵敏度与霍尔系数成正比,而与霍尔元件的厚度δ成反比,即KH=RH/δ,单位为mV/(mA.G),它通常可以表征霍尔常数。另外,如果是指大学物理里的霍尔实验那个灵敏度值,具体还得看实验用具。
实际的霍尔元件,通常分为开关型或线性型两种,开关型一般不标称灵敏度,而线性型通常电流I由内部电路决定。因此,灵敏度的定义发生了变化。
线性型霍尔元件中,从原理上看,由VH=KHIB变为VH=KHB,单位变为mV/G,此时灵敏度一般在1~5mV/G左右。
⑼ 如何测定霍尔灵敏度它和哪些因素有关为提高霍尔原件的灵敏度你将采用什么方法
霍尔元件(由锑化铟制成)的灵敏度比较好测量,相同的电压和磁场条件下,输出电压高的则灵敏度高.
霍尔集成电路(IC)的灵敏度的测量要分两种:
(1) 对于开关型,测量可以使hall IC打开(一般输出由高变低)的磁场强度,使hall打开的磁场越弱则灵敏度越高。
(2)对于线性hall,则需要给芯片一个磁场变量(比如磁场变化100GS)看输出电压变化值的大小,电压变化的则灵敏度高。
对于怎样提高灵敏度,在hall材料已经确定的情况下只能靠外加放大器等电子电路来变相的实现。
扩展资闹裤料:
霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm 级),采用了各种补偿和保护措施,霍尔器件的工作温度范围宽,可达-55℃~150℃。
在磁场不太强时,霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比,与霍尔片的厚度δ成反比,即UH =RH*I*B/δ,式中的RH称为霍尔系数,它表示霍尔效应的强弱。 另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。
线性霍尔效应传感器 IC 的电压输出会精确跟踪磁通密度的变化。在静态(无磁场)时,从理论上讲,输出应等于在工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半。增加南极磁场将增加来自其静态电压的电压。
相反,增加北极磁场将增加来自其液含简静态电压的电压。这些部件可测量电流的角、接近性、运动及磁通量。它们能够以磁力驱动的方式反映机械事件。
⑽ 如何测量霍尔元件灵敏度
测量霍尔的灵敏度一般理解为单极开关霍尔!如:OH3144,OH137等,这样的霍尔用处最多!用量最大!
它的管脚定义为:印章面面向自己,管脚向下,模吵从左到右分别为:1电源正,2电源负3输出(信号)。
单极开关霍尔OH44E:在13脚之间加850电阻。接上电源后,用磁场(S或N)慢慢靠近霍尔表面,当2,3脚之间从高电压变为低电压输出时,这时候的磁场强度就是霍尔的灵敏度!具体数值用高斯计来测量!
双极锁存霍尔OH41:在13脚之间加850电阻。接上电源后,用磁场S触发霍尔表面,2,3脚之间会有高或低电压输出。再用另一磁极N极触发霍尔表面,2,3脚之间会有相反电压输出!这两个点就是灵敏度!
线性霍尔OH49E:接上电源后,用磁场触发霍尔表面,2,3脚之间会有连续的高低电压输出。这个连续的数值就是灵敏度!圆码茄可以给您个资料!我橘察是霍尔生产的!可以找下OH系列霍尔