Датчик Холла

Ефект Холла є основою при використанні поширеною технологією для безконтактного реєстрування фаз по наближенню, переміщенню і швидкостям обертання феромагнітних об'єктів.

Що таке датчик Холла, можна зрозуміти, розібравшись у суті відбуваються в ньому. У момент проходження струму через тіло пластини в поздовжньому напрямку при виникненні магнітного поля на крайніх частинах пластинки в напрямку, поперечному руху струму, утворюється різниця потенціалів. Вона обумовлена законом Лоренца, яким встановлюється той факт, що завдяки впливу магнітного поля токоносітелі мають тенденцію до зміщення до країв пластини. Утвориться різниця потенціалів знаходиться в прямій пропорційній залежності від величини добутку векторів напруженості поля і струму H•I.

У разі відсутності магнітного поля біля потоку електронів не виникає спотворень. При виникненні магнітного поля сили Лоренца беруть участь у відхиленні електронів і призводять до викривлення їх траєкторій. Ці траєкторії служать причиною накопичення негативних зарядів на одній зі сторін пластини. Протилежна сторона пластини служить місцем накопичення некомпенсованого позитивного заряду. Концентрація зарядів на поверхні протилежних граней пластини служить причиною виникнення електричного поля в поперечному напрямку, яке було названо полем Холла. Процес накопичення зарядів продовжується до тих пір, поки що з'являється поперечна ЕРС НЕ скомпенсірует сили, які створюються магнітним полем. Потім встановлюється режим стаціонарного процесу, при якому рух електронів відбувається в паралельному з гранями пластини напрямку, як і у випадку відсутності магнітного поля.

Датчик Холла, матеріали для виготовлення

Напівпровідниковий матеріал, з якого належить виготовити датчик Холла, повинен бути носієм не лише високих, але і по можливості мало залежать від температури значень коефіцієнта, відомого як постійна Холла, і рухливих здібностей носіїв струму. Для здійснення вибору напівпровідникового матеріалу (мета - виготовити датчик Холла) слід керуватися областю його використання.

Постійна Холла визначається необхідністю проведення вимірювань індукції магнітного поля, струму через зразок з встановленої його товщиною. Володіючи знанням значення постійної Холла, є можливість встановити концентрацію носіїв заряду в тілі пластини, яка обернено пропорційна добутку постійної Холла із зарядом електрона.

Звичайно застосовуються напівпровідники з наявністю електронної провідності з причини того, що вони мають значно більшу рухливість носіїв заряду, ніж ті напівпровідники, які володіють доречнийпровідністю. Обов'язково знати, що фізичні властивості напівпровідникових матеріалів можуть бути піддані істотним змінам в залежності від того, якого роду і яка кількість домішок буде в них введено.

Датчик Холла, технологія виготовлення

Виготовити напівпровідникову пластину для застосування в датчику Холла можна наступним чином:

1. Випиляти кристалічну пластину Холла необхідної форми з монокристалічного бруска.

2. Отримати пластину Холла методом напилення на підкладку найтонших шарів матеріалів з напівпровідників.

Область застосування датчиків Холла

Використання лінійних датчиків Холла широко поширене у вигляді:

- датчиків струму-

- приводів зі змінною частотою обертання-

- схем управління і захисту електродвігателей-

- датчиків становища-

- датчиків расхода-

- безколекторних двигунів постійного струму-

- безконтактних потенціометров-

- датчиків кутів поворота-

- детекторів феромагнітних тел-

- датчиків вібраціі-

- тахометрів.

Викладена у статті інформація стане корисною читачеві у разі виникнення дискусії на тему, що таке датчик Холла.