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霍尔效应

发布时间:2011/8/11 11:13:04 访问次数:4136

    如图6-66所示,一块长为L、宽为b、厚度为d的金属或半导体薄片,放置于磁感应强度B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中。当有电流I流过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH(霍尔电动势),这种现象称为霍尔效应。

                    


    假设薄片为N形半导体,在其左右两端通以电流I(称为控制电流),那么半导体中的载流子(电子)将沿着与电流,相反的方向运动。由于外礅场B的作用,使电子受到磁力FL(洛仑兹力)而发生偏转,结果在半导体的后端面上电子有所积累,前端面缺少电子,因此后端面带负电,前端面带正电,在前、后端面间形成电场。该电场产生的电场力FE阻止电子继续偏转。当电场作用在运动电子上的电场力FE与洛仑兹力FL相等时,电子的积累便达到动态平衡。这时,在半导体前、后两端面之间(即垂直于电流和磁场方向)建立电场,称为霍尔电场EH,相应的电势就称为霍尔电势UH。
                                  UH=RH×IB/d           ( 6-34)
式中,RH称为霍尔系数。

    由RH=1/ne可知,霍尔系数由半导体材料决定,它反映了材料的霍尔效应的强弱。单位体积内导电粒子数越少,霍尔效应越强,因此半导体比金属导体霍尔效应强。在实际应用中,一般都采用半导体材料制作霍尔元器件。
    若设KH=RH/d=l/ned,则式(6-34)可写成
                               UH=KHIB    (6-35)
式中,KH称为霍尔元器件的灵敏度。
    霍尔元器件灵敏度KH是表征霍尔元器件在单位电流、单位磁感应强度对输出霍尔电压大小的一个重要参数。一般来说,KH越大越好。而KH与元器件材料的性质和几何尺寸有关,即灵敏度KH与霍尔元器件的厚度成反比。元器件的厚度越小,灵敏度就越高,所以霍尔元器件的厚度都比较小。但在考虑提高灵敏度的同时,必须兼顾元器件的强度和内阻。   D3SBA20


 

    如图6-66所示,一块长为L、宽为b、厚度为d的金属或半导体薄片,放置于磁感应强度B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中。当有电流I流过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势UH(霍尔电动势),这种现象称为霍尔效应。

                    


    假设薄片为N形半导体,在其左右两端通以电流I(称为控制电流),那么半导体中的载流子(电子)将沿着与电流,相反的方向运动。由于外礅场B的作用,使电子受到磁力FL(洛仑兹力)而发生偏转,结果在半导体的后端面上电子有所积累,前端面缺少电子,因此后端面带负电,前端面带正电,在前、后端面间形成电场。该电场产生的电场力FE阻止电子继续偏转。当电场作用在运动电子上的电场力FE与洛仑兹力FL相等时,电子的积累便达到动态平衡。这时,在半导体前、后两端面之间(即垂直于电流和磁场方向)建立电场,称为霍尔电场EH,相应的电势就称为霍尔电势UH。
                                  UH=RH×IB/d           ( 6-34)
式中,RH称为霍尔系数。

    由RH=1/ne可知,霍尔系数由半导体材料决定,它反映了材料的霍尔效应的强弱。单位体积内导电粒子数越少,霍尔效应越强,因此半导体比金属导体霍尔效应强。在实际应用中,一般都采用半导体材料制作霍尔元器件。
    若设KH=RH/d=l/ned,则式(6-34)可写成
                               UH=KHIB    (6-35)
式中,KH称为霍尔元器件的灵敏度。
    霍尔元器件灵敏度KH是表征霍尔元器件在单位电流、单位磁感应强度对输出霍尔电压大小的一个重要参数。一般来说,KH越大越好。而KH与元器件材料的性质和几何尺寸有关,即灵敏度KH与霍尔元器件的厚度成反比。元器件的厚度越小,灵敏度就越高,所以霍尔元器件的厚度都比较小。但在考虑提高灵敏度的同时,必须兼顾元器件的强度和内阻。   D3SBA20


 

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