hall 1st presentation
TRANSCRIPT
1
ΓαλβανοµαγνητικάΓαλβανοµαγνητικάΦαινόµεναΦαινόµενα
ΟιΟι ΒασικέςΒασικές ΓνώσειςΓνώσεις
ΒλάσσηςΒλάσσης ΝΝ. . ΠετούσηςΠετούσης
ΦυσικόςΦυσικός
2
∆οµή∆οµή ΠαρουσίασηςΠαρουσίασης
ΦαινόµενοΦαινόµενο HallHall..
ΜαγνητόΜαγνητό--ΑντιστατικάΑντιστατικά ΦαινόµεναΦαινόµενα..
ΠαρουσίασηΠαρουσίαση θεωρητικώνθεωρητικών στοιχείωνστοιχείων..
ΠλακέτεςΠλακέτες HallHall..
ΜαγνητόΜαγνητό--ΑντισάσεωνΑντισάσεων..
ΟιΟι ΒασικέςΒασικές ΑρχέςΑρχές..
ΜαγνητικοίΜαγνητικοί ΑισθητήρεςΑισθητήρες..
3
ΓαλβανοµαγνητικάΓαλβανοµαγνητικά ΦαινόµεναΦαινόµενα
ΦαινόµενοΦαινόµενο HallHall
((ΑνακαλύφθηκεΑνακαλύφθηκε απόαπό τοντον Edwin H. Hall Edwin H. Hall τοτο 1879)1879)
ΜαγνητόΜαγνητό--ΑντισταστατικάΑντισταστατικά ΦαινόµεναΦαινόµενα
((ΩςΩς ΜαγνητόΜαγνητό--ΑντιστατικόΑντιστατικό φαινόµενοφαινόµενο ονοµάζουµεονοµάζουµε
τηντην αύξησηαύξηση τηςτης αντίστασηςαντίστασης σεσε σχέσησχέση µεµε τηντην
διακύµανσηδιακύµανση ενόςενός µαγνητικούµαγνητικού πεδίουπεδίου).).
4
ΤοΤο ΦαινόµενοΦαινόµενο HallHalll>>wl>>w
5
ΦαινόµενοΦαινόµενο HallHall -- ΘεωρίαΘεωρία
ΗλεκτρικόΗλεκτρικό πεδίοπεδίο ΗΗallall::
ΤάσηΤάση HallHall::
ΓωνίαΓωνία HallHall::
ΗΗ έντασηένταση HallHall::
ΣταθεράΣταθερά HallHall::
[ ]dE u BH
= − ⊗r rr
HH
R IBV E dz V
H H thickness= ⇒ =∫
u d µ= Εrr
tanθ µΗ = ± Β
[ ]HE R J BH
= − ⊗r r r
1HR
qp=
1HR
qn= −
6
ΜαγνητόΜαγνητό--ΑντιστατικόΑντιστατικό ΦαινόµενοΦαινόµενοl<<wl<<w
l<<w l<<w : : πρόκειταιπρόκειται γιαγια πολύπολύ µικρούµικρού πλάτουςπλάτους πλακέτεςπλακέτες
CorbinoCorbino Disc. EDisc. Eµφανήςµφανής ηη εκτροπήεκτροπή τουτου ρεύµατοςρεύµατος
J(B)J(B)--(Current(Current Deflection)Deflection)
7
Orso Mario Corbino
1876-1937
8
ΕκτροήΕκτροή ΡεύµατοςΡεύµατος
( ) [ ]J B E J Bσ µ= + ⊗r r r r ( ) (0) [ (0) ]
pJ B J J Bp pµ= + ⊗r r r r
( ) (0) [ (0) ]J B J J Bn n n
µ= − ⊗r r r r
9
ΓωνίαΓωνία Hall Hall ((ΓωνίαΓωνία εκτροήςεκτροής ρεύµατοςρεύµατος)) ΓωνίαΓωνία εκτροήςεκτροής ρεύµατοςρεύµατος::
((ΤοΤο + + γιαγια pp--type type καικαι τοτο –– γιαγια nn--typetype))
ΗΗ αύξησηαύξηση τηςτης αντίστασηςαντίστασης σεσε σχέσησχέση µεµε τηντηνδιακύµανσηδιακύµανση τουτου µαγνητικούµαγνητικού εδίουεδίου ονοµάζεταιονοµάζεταιΜαγνητοαντιστατικόΜαγνητοαντιστατικό φαινόµενοφαινόµενο. . ΣυγκεκριµέναΣυγκεκριµέναηη αύξησηαύξηση στηνστην αντίστασηαντίσταση ουου οδηγείοδηγεί σεσεέκτροήέκτροή τουτου ρεύµατοςρεύµατος σεσε µικράµικρά HallHallονοµάζεταιονοµάζεται ΓεωµετρικόΓεωµετρικό ΜαγνητοαντιστατικόΜαγνητοαντιστατικόΦαινόµενοΦαινόµενο..
[ ]p pB pBJ E Bσ σ µ= ± ⊗r r r
t a n H Bθ µ= ±
Β=0Β 0≠
( ) [ ]p B BJ B E E Bσ σ µ= ± ⊗r r r r
021 ( )B
σσ
µΒ =
Β =+
2( )Bο
ρµ
ρΒ
Β =
∆=
10
ΓαλβανοµαγνητικοίΓαλβανοµαγνητικοί ΠαράµετροιΠαράµετροιΡεύµατοςΡεύµατος
ΗΗ κλασικήκλασική πυκνότηταπυκνότητα ρεύµατοςρεύµατος είναιείναι::
ΗΗ ολικήολική πυκνότηταπυκνότητα ρεύµατοςρεύµατος είναιείναι::
( ) [ ( ) ]J B E J B Bσ µ= + ⊗r r r r
2 2 2( ) (1 ) [ ] ( )J B E B E B B E Bσ µ µσ µ σ− + ⊗ + ⋅ ⋅r r r r r r r
1 2 3J J J J= + +r r r r
11
ΆλλοιΆλλοι αράµετροιαράµετροι ροσέγγισηςροσέγγισης ΧρήσηΧρήση τηςτης κινητικήςκινητικής ροσέγγισηςροσέγγισης.. ΒασίζεταιΒασίζεται στηνστην λύσηλύση
τηςτης εξίσωσηςεξίσωσης Boltzmann Boltzmann καικαι επιτρέπειεπιτρέπει τηντην συµµετοχήσυµµετοχή
τηςτης θερµικήςθερµικής κίνησηςκίνησης τωντων φορέωνφορέων καικαι τηςτης σκέδασηςσκέδασης τουςτους
απόαπό τηντην δύναµηδύναµη LorentzLorentz..
ΑκριβήςΑκριβής ΑνάλυσηΑνάλυση.. ΧρησιµοποιείΧρησιµοποιεί τατα αποτελέσµατααποτελέσµατα τηςτης
κινητικήςκινητικής προσέγγισηςπροσέγγισης γιαγια τοντον ορισµόορισµό µερικώνµερικών απόαπό τιςτις
παραµέτρουςπαραµέτρους τωντων ΓαλβανοµαγνητικώνΓαλβανοµαγνητικών φαινοµένωνφαινοµένων. .
cr k k
FF FF u F F
t
∂= −∇ ⋅ −∇ ⋅ −∇ ⋅
∂
rrr r
h h
12
ΠυκνότηταΠυκνότητα ρεύµατοςρεύµατος σεσε κατάστασηκατάσταση ΒΒ=0. =0.
µεµε
ΚαιΚαι ηλεκτρικήηλεκτρική αγωγιµότητααγωγιµότητα::
ΠυκνότηταΠυκνότητα ρεύµατοςρεύµατος σεσε κατάστασηκατάσταση ΒΒ
ΓωνίαΓωνία HallHall::
ΑκριβήςΑκριβής ΑνάλυσηΑνάλυση
21J q K E=
r r
1 *
nK
m
τ⟨ ⟩=
2
*
qn q n
mσ τ σ µ= ⟨ ⟩ ⇒ =
q pσ µ=
⊥
( ) [ ]B B HJ B E E Bσ σ µ= ± ⊗r r r r
tan H Bθ µΗ =
13
ΠλακέτεςΠλακέτες Hall Hall µεµε l<<w l<<w καικαι BB EE
ΑγωγιµότηταΑγωγιµότητα CorbinoCorbino::
ΚινητικότηταΚινητικότητα HallHall::
ΚαιΚαι µάλισταµάλιστα ηη σχέσησχέση πουπου συνδέεισυνδέει τητη κινητικότητακινητικότηταολίσθησηςολίσθησης µµ τωντων φορέωνφορέων µεµε αυτήαυτή τουτου HallHall είναιείναι::
µεµε τοντον παράγονταπαράγοντα
σκέδασηςσκέδασης Hall.Hall.
⊥
2
*B
qn
mσ τ= ⟨ ⟩
2 2
*
q
m
τµ
τΗ
⟨ ⟩=
⟨ ⟩
0( ) Hsign e rµ µΗ =2
0 2Hrττ⟨ ⟩
=⟨ ⟩
14
ΠλακέτεςΠλακέτες Hall Hall µεµε l>>w l>>w καικαι BB EE
ΕίναιΕίναι ηη περίπτωσηπερίπτωση τουτου κλασικούκλασικού φαινοµένουφαινοµένου Hall.Hall.
καικαι µεµε νανα
συµβολίζουµεσυµβολίζουµε τηντην µαγνητοαντίστασηµαγνητοαντίσταση πουπου στηνστην
ουσίαουσία είναιείναι ηη κλασικήκλασική αντίστασηαντίσταση σεσε περιπτώσειςπεριπτώσεις
µικρήςµικρής έντασηςέντασης µαγνητικούµαγνητικού πεδίουπεδίου. . ΑλλάΑλλά γενικάγενικά
εξαρτάταιεξαρτάται απόαπό τοτο µαγνητικόµαγνητικό πεδίοπεδίο ΒΒ..
ΓωνίαΓωνία HallHall::
⊥
[ ]HE R J BH
= − ⊗r r r
H bR µ ρΗ= bρ
tan HH H
b
R BBθ µ
ρ= =
15
Planar Hall Planar Hall ΦαινόµενοΦαινόµενο ΑνακαλύφθηκεΑνακαλύφθηκε απόαπό τουςτους Goldberg Goldberg καικαι DavisDavis τοτο
19541954..
ΈχουµεΈχουµε µιαµια τάσητάση VVp p ηη οποίαοποία είναιείναι κατάκατά µήκοςµήκος
τηςτης µικρήςµικρής πλευράςπλευράς w w τηςτης πλακέταςπλακέτας HallHall..
καικαι( )B HE P J B B= ⋅r r r r 2ˆ ˆ ˆ( ) ( sin cos )P B H PE E k k P JB a a k= ⋅ =
r r
P PV w E= ⋅rr
1 2S S PV V− =
16
ΠλακέτεςΠλακέτες HallHall ––ΜαγνητοαντιστάσεωνΜαγνητοαντιστάσεωνΟιΟι ΒασικέςΒασικές ΑρχέςΑρχές
ˆinV E il= ⋅
rˆ
outV E jw= ⋅r
out H PV V V= +
cosHH
RV IB
tγ= − sin 2
2H
P P
PV IB a
t=
17
ΓεωµετρικοίΓεωµετρικοί αράµετροιαράµετροι τωντωνλακετώνλακετών HallHall
ΥπάρχουνΥπάρχουν δυοδυο βασικοίβασικοί παράµετροιπαράµετροι πουπου σχετίζονταισχετίζονταιµεµε τηντην επίδρασηεπίδραση τηςτης γεωµετρίαγεωµετρία στηνστην τάσητάση αλλάαλλά καικαιστηνστην µαγνητοαντίστασηµαγνητοαντίσταση. . ΟΟ πρώτοςπρώτος είναιείναι::
πουπου αποτελείαποτελεί τοντον γεωµετρικόγεωµετρικό διορθωτικόδιορθωτικό παράγονταπαράγοντακαικαι
ΟΟ αυξάνεταιαυξάνεται µεµε τηντην αύξησηαύξηση τηςτης θερµοκρασίαςθερµοκρασίαςκαικαι τηντην γωνίαγωνία HallHall..
ΚαιΚαι είναιείναι: :
HH
H
VG
V ∞
=
HH
RV IB
t∞ = −
0 1HG≤ ≤
HG
18
ΕίδρασηΕίδραση τηςτης γωνίαςγωνίας Hall Hall στονστοναράγοντααράγοντα
ΣτοΣτο αριστερόαριστερό σχήµασχήµα έχουµεέχουµε: : ΒΒa a <<BBbb καικαι ΘΘHaHa<<ΘΘΗΗbb καικαι ωςωςαποτέλεσµααποτέλεσµα έχουµεέχουµε X1<X2X1<X2
ΣτοΣτο δεξίδεξί σχήµασχήµα έχουµεέχουµε τηντην σχέσησχέση τουτου GGΗΗ µεµε τοτο λόγολόγο l/w l/w γιαγια µερικέςµερικές γωνίεςγωνίες Hall.Hall.
HG
x1
x2
Γρ
αµ
µή
ρεύ
µατο
ς
19
ΓεωµετρικοίΓεωµετρικοί αράµετροιαράµετροι τωντωνΜαγνητοαντιστάσεωνΜαγνητοαντιστάσεων
ΟΟ δεύτεροςδεύτερος είναιείναι: : µεµε νανα
αποτελείαποτελεί τηντην αντίστασηαντίσταση ενόςενός άπειραάπειρα µεγάλουµεγάλου µήκουςµήκους
Hall.Hall.
( )
( )R
R BG
R B∞
= ( ) b
lR B
twρ∞ =
2 21 (1 0.54 )R H
lG B
wµ+ −
20
ΣχήµαταΣχήµατα αισθητήρωναισθητήρων HallHall
21
ΑντίστασηΑντίσταση HallHall ΑντίστασηΑντίσταση εισόδουεισόδου Hall Hall : : καικαι τελικάτελικά
ΑντίστασηΑντίσταση εξόδουεξόδου Hall Hall : : όπουόπου S S
είναιείναι τοτο µέγεθοςµέγεθος τηςτης επαφήςεπαφής εξόδουεξόδου καικαι S<<w<lS<<w<l
ΒασικόΒασικό είναιείναι ότιότι: :
ΗΗ αντίστασηαντίσταση HallHall εξαρτάταιεξαρτάται απόαπό τηντην θερµοκρασίαθερµοκρασία καικαι τηντηνµηχανικήµηχανική καταπόνησηκαταπόνηση. .
(0)l
Rwt
ρ=
( )in b R
lR B G
wtρ=
2 ln( )bout
wR
t s
ρπ
22
ΤάσηΤάση HallHall ΤάσηΤάση εξόδουεξόδου::
ΚαιΚαι ειδικάειδικά::
ΤελικάΤελικά : :
( , ) ( ) ( ( ))out S N indV V I B V t V B t= + +
Τάση στην έξοδο S1-S2
Τάση Θορύβου
Τάση αραγόµενη
στο κύκλωµα
αό τις διακυµάνσεις
του µαγνητικού εδίου
( , )S H offV I B V V= +
( )out H off NV V V V t= + +
23
ΤάσηΤάση HallHall
ΜεΜε τάσητάση HallHall :: µεµε
ΕξαρτάταιΕξαρτάται απόαπό τηντην θερµοκρασίαθερµοκρασία καικαι τοτο είδοςείδος
τηςτης πόλωσηςπόλωσης δηλαδήδηλαδή µεµε σταθερήσταθερή τάσητάση ήή σταθερόσταθερό
ρεύµαρεύµα. .
ΤάσηΤάση OffsetOffset : :
µεµε σταθερήσταθερή τάσητάση.. ΚαιΚαι::
µεµε σταθερήσταθερή έντασηένταση..
HH H H H
R BI wV G V G VB
t lµΗ= ⇒ =
HH
R b
R
Gµ
ρ=
off in
RV V
R
∆= off b
IV l
wtρ= ∆
24
ΤάσηΤάση ΘορύβουΘορύβου ΤρειςΤρεις είναιείναι οιοι θόρυβοιθόρυβοι πουπου µπορούµεµπορούµε πουπου συναντούµεσυναντούµε: :
i) i) ΟΟ ΘερµικόςΘερµικός ΘόρυβοςΘόρυβος..
ii) O ii) O ΓέννησηςΓέννησης ΕπανασύνδεσηςΕπανασύνδεσης..
iii) O iii) O ΘόρυβοςΘόρυβος 1/f1/f ..
( )NV Va VTS S f S= +
Θόρυβος 1/f Θερµικός Θόρυβος
1/ 2 1( ) (2 ) ln( )Va
V wS a nf
l sπ −= 8 ln( )b
VT
wS kT
t s
ρπ
=
21[1 ( ) ]b Bρ µ
σ= + ∆Με ειδική αντίσταση:
25
ΑυτοαραγόµεναΑυτοαραγόµενα µαγνητικάµαγνητικά εδίαεδία
OffsetOffset:: i)i) ΣυµµετρικήΣυµµετρική δοµήδοµή δίνειδίνει
ii) ii) ΜηΜη συµµετρικόσυµµετρικό
ΕναλλασσόµενηΕναλλασσόµενη είσοδοςείσοδος--έξοδοςέξοδος..
ΣυνδυασµόςΣυνδυασµός µεµε ρεύµαταρεύµατα EddyEddy..
ΟιΟι δυοδυο ρώτεςρώτες εριτώσειςεριτώσεις εξαλείφονταιεξαλείφονται µεµε καλόκαλό σχεδιασµόσχεδιασµό τουτου
HallHall καικαι ηη τελευταίατελευταία είναιείναι εσωτερικόεσωτερικό φαινόµενοφαινόµενο καικαι δενδεν εξαλείφεταιεξαλείφεται..
2outV I∝
0offV =
26
ΥψηλήςΥψηλής συχνότηταςσυχνότητας φαινόµεναφαινόµενα
ΌλαΌλα όσαόσα είδαµεείδαµε είναιείναι σεσε περιπτώσειςπεριπτώσεις συνεχώνσυνεχών ρευµάτωνρευµάτων καικαι σεσε
συχνότητεςσυχνότητες γιαγια τατα E E καικαι ΒΒ απόαπό σταθερέςσταθερές έωςέως MHz MHz καικαι GHz.GHz.
ΤιΤι γίνεταιγίνεται σεσε περιπτώσειςπεριπτώσεις όπουόπου αυτέςαυτές οιοι διακυµάνσειςδιακυµάνσεις είναιείναι τηςτης
τάξηςτάξης τωντων THzTHz ; ;
ΥπάρχουνΥπάρχουν τότετότε τρειςτρεις κατηγορίεςκατηγορίες φαινοµένωνφαινοµένων πουπου παρατηρούµεπαρατηρούµε
στηνστην πλακέταπλακέτα HallHall::
i) i) ΤαΤα ΤοπικάΤοπικά ΦαινόµεναΦαινόµενα. .
ii) ii) ΤαΤα ΟλικάΟλικά φαινόµεναφαινόµενα
a) Xa) Xωρητικοτήτωνωρητικοτήτων..
b)b) ΕπαγωγικάΕπαγωγικά φαινόµεναφαινόµενα
27
ΤοικάΤοικά φαινόµεναφαινόµενα
αα) ) ΌριοΌριο συχνότηταςσυχνότητας εφυσιχασµούεφυσιχασµού:: µεµε
ΚαιΚαι εάνεάν τοτο ττ=10=10--1313 secsec τότετότε έχουµεέχουµε ffττ=1=1THzTHz
ΕάνΕάν τότετότε έχουµεέχουµε διαφορετικάδιαφορετικά σχεδόνσχεδόν όλουςόλους
τουςτους παραµέτρουςπαραµέτρους πουπου είδαµεείδαµε έωςέως τώρατώρα
ββ) ) ΌριοΌριο διηλεκτρικούδιηλεκτρικού χρόνουχρόνου εφυσιχασµούεφυσιχασµού::
καικαι είναιείναι γιαγια τηντην συχνότητασυχνότητα: :
1
2fτ πτ
= f fτ<
f fτ>
D
ετ
σ=
1
2DD
fπτ
=
28
ΟλικάΟλικά φαινόµεναφαινόµενα χωρητικοτήτωνχωρητικοτήτων ΕσωτερικόΕσωτερικό: :
ΕξωτερικόΕξωτερικό: :
ΕνδογενήςΕνδογενής χρόνοςχρόνος
εφυσιχασµούεφυσιχασµού: :
ΕξαρτάταιΕξαρτάται απόαπό τοτο είδοςείδος τουτου
διηλεκτρικούδιηλεκτρικού
ΕνδογενήςΕνδογενής χρόνοςχρόνος
εφυσιχασµούεφυσιχασµού µεµε διηλεκτρικόδιηλεκτρικό
πάχουςπάχους ddDD::
i
VE
l=
2e iE E
π=
2ei
L
d
ετ
σ π=
2
8e
isD
L
dd
ετ
σ=
29
ΕσωτερικήΕσωτερική & & ΕξωτερικήΕξωτερικήχωρητικότηταχωρητικότητα σεσε σχέσησχέση µεµε τουςτους
χρόνουςχρόνους εφυσιχασµούεφυσιχασµού
ΕσωτερικήΕσωτερική::
ΕξωτερικήΕξωτερική οφείλεταιοφείλεται στιςστις ηλεκτρικέςηλεκτρικές επαφέςεπαφές καικαι
συνδέσειςσυνδέσεις. . ΓιαΓια είσοδοείσοδο::
ΓιαΓια έξοδοέξοδο::
ΚαιΚαι τελικάτελικά ηη τιµήτιµή τουτου συνδυασµένουσυνδυασµένου χρόνουχρόνου είναιείναι ::
iiC
R
τ=
( )inp in i e i in in e inR C C R Cτ τ − −= + = +
out i out out e outR Cτ τ − −= +
2 2total inp outτ τ τ= +
30
ΕαγωγικάΕαγωγικά ΦαινόµεναΦαινόµενα
αα) ) ΤοΤο εναλλασσόµενοεναλλασσόµενο ρεύµαρεύµα οδηγείοδηγεί σεσε µαγνητικάµαγνητικά
πεδίαπεδία καικαι τοτο αντίστροφοαντίστροφο..
ββ) ) ΕπιδερµικάΕπιδερµικά φαινόµεναφαινόµενα((Skin EffectSkin Effect))..
ΥψηλήΥψηλή συγκέντρωσησυγκέντρωση ρεύµατοςρεύµατος σταστα άκραάκρα –– ¨επιδερµίδᨨεπιδερµίδα¨ λόγωλόγω
τουτου εναλλασσόµενουεναλλασσόµενου µαγνητικούµαγνητικού πεδίουπεδίου πουπου οδηγείοδηγεί σεσε αύξησηαύξηση
τηςτης αντίστασηςαντίστασης σεσε υψηλέςυψηλές συχνότητεςσυχνότητες. .
γγ) ) ∆ίνο∆ίνο--ρεύµαταρεύµατα((Eddy CurrentsEddy Currents))
31
ΑοτελέσµαταΑοτελέσµατα τωντων ∆ινορευµάτων∆ινορευµάτων
αα) ) ΡεύµαΡεύµα πουπου σύµφωνασύµφωνα µεµε τοντον κανόνακανόνα τουτου Lenz Lenz οδηγείοδηγεί σεσε
µείωσηµείωση τουτου συνολικούσυνολικού µαγνητικούµαγνητικού πεδίουπεδίου..
ββ) ) ΠαραγωγήΠαραγωγή επιπλέονεπιπλέον φαινοµένουφαινοµένου Hall.Hall.
ΓιαΓια τοτο ρεύµαρεύµα παρατηρούµεπαρατηρούµε αύξησηαύξηση καθώςκαθώς προχωρούµεπροχωρούµε απόαπό
τοτο κέντροκέντρο προςπρος τατα άκραάκρα..
ΚαιΚαι τοτο µαγνητικόµαγνητικό πεδίοπεδίο πουπου
παράγεταιπαράγεται απόαπό τοτο δυνορεύµαδυνορεύµα είναιείναι: :
( ) ( )xJ y i yB tωσ= −
0( ) ( )2mB t iB t wdµ
ωσπ
= −
Bm
32
ΑοτελέσµαταΑοτελέσµατα τωντων ∆ινορευµάτων∆ινορευµάτωνΕιλέονΕιλέον ΦαινόµενοΦαινόµενο HallHall
ΣυµµετοχήΣυµµετοχή τωντων
δυνορευµάτωνδυνορευµάτων στηνστην
δηµιουργίαδηµιουργία τάσηςτάσης HallHall απόαπό
εναλλασσόµεναεναλλασσόµενα µαγνητικάµαγνητικά
πεδίαπεδία..
ΤοΤο συνολικόσυνολικό µαγνητικόµαγνητικό
πεδίοπεδίο πουπου εφαρµόζεταιεφαρµόζεται
στηνστην πλακέταπλακέτα HallHall είναιείναι::
i eJ J J= +r r r
Συνολικό Εισόδου
Αό Eddy Current
i sfB B B= +r r r
02
2sf
IyB
w
µ=
0( ) [ ( )]3
HH Hi He H
RV V V IB t i f wR IB t
d
µσ= + = + −
( ) 0i t
iB t B e ω=
33
ΠαραδείγµαταΠαραδείγµατα ΠλακετώνΠλακετών HallHall
ΥψηλήςΥψηλής ΚινητικότηταςΚινητικότητας λεπτέςλεπτές πλακέτεςπλακέτες Hall.Hall.
ΙΙnSbnSb-- ΙΙndium ndium ΑΑndimonidendimonide-- ΜονοκρυσρταλλυκόΜονοκρυσρταλλυκό..
ΠυριτίουΠυριτίου((SiSi))
i) i) ∆ιπολικό∆ιπολικό ολοκληρωµένοολοκληρωµένο κύκλωµακύκλωµα πυριτίουπυριτίου..
ii)ii) ΘαµµένοΘαµµένο HallHall..
iii) CMOS iii) CMOS ολοκληρωµένηολοκληρωµένη τεχνολογίατεχνολογία..
GaAsGaAs –– ΓαλλίουΓαλλίου ΑρσενικούΑρσενικού..
i) i) ΥψηλήΥψηλή κινητικότητακινητικότητα σχεδόνσχεδόν 5.5 5.5 φορέςφορές µεγαλύτερηµεγαλύτερη
απόαπό αυτήαυτή τουτου πυριτίουπυριτίου((SiSi).).
ii) ii) ΙκανότηταΙκανότητα λειτουργίαςλειτουργίας σεσε υψηλέςυψηλές θερµοκρασίεςθερµοκρασίες((πάνωπάνω απόαπό 20020000 CC) )
34
ΠαραδείγµαταΠαραδείγµατα ΠλακετώνΠλακετών HallHall
Θαµµένο Hall∆ιολικό ολοκληρωµένο κύκλωµα υριτίου.
CMOS ολοκληρωµένη τεχνολογία. Ένα Τυικό J-FET
35
Non Plate HallNon Plate Hall
Κάθετο Hall(Vertical Hall Device) Με CMOS τεχνολογία
36
ΚυλινδρικόΚυλινδρικό HallHall
37
ΕφαρµογέςΕφαρµογές ΜαγνητικώνΜαγνητικώνΑισθητήρωνΑισθητήρων Hall.Hall.
ΜέτρησηΜέτρηση ΜαγνητικούΜαγνητικού
ΠεδίουΠεδίου((σεσε οποιοδήποτεοποιοδήποτε άξοναάξονα).).
ΜηχανικήςΜηχανικής µετατόπισηςµετατόπισης
µετατροπέαςµετατροπέας..
i) i) ΜέτρησηΜέτρηση ΓραµµικήςΓραµµικής ΘέσηςΘέσης. .
ii)ii) ΜέτρησηΜέτρηση ΓωνιακήςΓωνιακής ΘέσηςΘέσης..
38
ΑισθητήρεςΑισθητήρες ΗλεκτρικούΗλεκτρικού ΡεύµατοςΡεύµατος
ΗΗ έννοιαέννοια τουτου µαγνητικούµαγνητικού συγκεντρωτήσυγκεντρωτή((MCMC) ) σεσε υψηλήςυψηλής
µαγνητικήςµαγνητικής διαπερατότηταςδιαπερατότητας σιδηροµαγνητικόσιδηροµαγνητικό υλικόυλικό..
Η αρχή λειτουργίας του MCΤο Hall εισάγεται στο κέντρο
Τοµή αισθητήρα Hall µε
xρήση MC
39
ΑισθητήρεςΑισθητήρες ΗλεκτρικούΗλεκτρικού ΡεύµατοςΡεύµατος
Σύστηµα Yoke για όλωση
σε λακέτα Hall
Ανοικτού Τύου
Σύστηµα αισθητήρα ρεύµατος
Hall βασισµένο στην αρχή
Μαγνητικής ανατροφοδότησης
Κλειστού Τύου
Λετός & λατύς αισθητήρας
Ρεύµατος µε MC
στο εάνω µέρος
ΤοΤο µαγνητικόµαγνητικό πεδίοπεδίο στοστο κυκλικόκυκλικό αγωγόαγωγό είναιείναι: :
καικαι ((ΑνοιχτούΑνοιχτού βρόγχουβρόγχου αισθητήρεςαισθητήρες).).
ΟιΟι κλειστούκλειστού βρόγχουβρόγχου αισθητήρεςαισθητήρες έχουνέχουν: :
0
0
B il
µ= 0
0H IV S Ii
l
µ= H
I
VS
I B=
11
2out
nV R I
N=
40
ΣαςΣας ΕυχαριστώΕυχαριστώ