|
|
Датчики Холла. Преобразователи холла содержание
Одним из приборов, в которых используется это свойство, является магнитометр, измеряющий как малые, так и большие поля (10 — 10б А/м). Кроме того, датчики э. д. с. Холла применяют для измерения токов и мощностей. Если поддерживать постоянной напряженность магнитного поля, то э. д. с. Холла будет изменяться пропорционально величине тока, протекающего через датчик. Если датчик Холла поместить в магнитное поле, пропорциональное протекающему через нагрузку току, и на вход его подать напряжение, пропорциональное напряжению на нагрузке, то э. д. с. Холла будет пропорциональна мощности, выделяемой в нагрузке. Датчики Холла могут применяться для измерения силы, давлений, углов, перемещений и других неэлектрических величин. Если, например, датчик Холла перемещать в неоднородном магнитном поле, поддерживая входной ток постоянным, то э. д. с. Холла будет изменяться пропорционально напряженности магнитного поля, а следовательно, и местоположению датчика. В полупроводниковом производстве эффект Холла используется для измерения подвижности и концентрации носителей полупроводникового материала. Для этой цели на специальном подготовленном образце измеряют э. д. с. Холла и по его величине судят о подвижности и концентрации носителей заряда материала, используемого для изготовления полупроводниковых приборов. 1.4. Точностные характеристики датчиков Холла. Характеристики серийно выпускаемых преобразователей Холла приведены
в табл. 1 и 2. Лучшими метрологическими характеристиками обладают преобра
зователи Холла типа ПХЭ на основе гетероэпитаксиальных структур антимонида индия, которые в зависимости от метрологических характеристик разделяются на классы А, Б и В. Некоторые разновидности этих преобразователей характеризуются очень малым температурным коэффициентом чувствительности (5÷10)·10-5 К-1, малым остаточным напряжением (10—70 мкВ), малой погрешностью линейности при магнитных индукциях до 15 Тл и широким диапазоном рабочих температур (от —271,5 до +100°С). Для работы при повышенных температурах (до 127-327 °С) наиболее пригодны преобразователи Холла из арсенида галлия, которые имеют относительно малые температурные коэффициенты постоянной Холла и удельные сопротивления. Остаточным напряжением преобразователя Холла называется напряжение, которое возникает между Холловыми электродами при прохождении через преобразователь тока в отсутствии магнитного поля. Причиной остаточного напряжения в первую очередь является расположение Холловых электродов в неэквипотенциальных точках пластины. При наличии температурного градиента между Холловыми контактами, каждый из которых является соединением медного вывода с полупроводниковым материалом, в цепи возникает термо-ЭДС. При разности температур между контактами 0,1 °С возникает термо-ЭДС ет = 10÷100 мкВ. Для уменьшения градиента температур преобразователь следует укреплять на подложке из материала с хорошей теплопроводностью. Суммарное остаточное напряжение может составлять от единиц микровольт до десятков милливольт. У серийно выпускаемых преобразователей значения Uост/I лежат в пределах 10-6—0,4 Ом. Коррекцию остаточного напряжения также можно осуществить при совместном использовании преобразователя Холла и операционного усилителя с дифференциальным входом. Особенно пригодны для этой цели операционные усилители типа К551УД1, которые имеют малый температурный дрейф (менее 1 мкВ/К) и независимую цепь коррекции выходного смещения, при помощи которой осуществляется компенсация остаточного напряжения.
Тип преобразо-вателя
|
Номи-нальный ток, мА
|
Чувствитель-ность при номинальном токе, В/Тл
|
Входное сопротивле-ние, Ом
|
Темпера-турный коэффи-циент сопро-тивления, К-1
|
Температурный коэффициент чувствительно-сти, К-1
|
Диапазон рабочих температур, °С
|
Размеры преобра-зователя, мм
|
Материал
|
Х111
Х210
|
10
100
|
0,45-0,2
0,06-0,12
|
30-180
0,5-5
|
0.005
0.002
|
0.003-0.005
0.0015
|
-40…+80
-60…+80
|
1.5×0.8×0.2
0.85×0.55×0.2
|
Германий
|
Х211
Х213
Х221
Х222
Х224
|
100
160
120
180
210
|
0,06-0,15
0,09-0,32
0,07-0,18
0,1-0,32
0,12-0,48
|
0,5-5
0.5-5
0.5-5
0.5-5
0.5-9
|
0.002
0.002
0.002
0.002
0.002
|
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
0.0015
|
-60…+90
-60…+100
+40…+80
-60…+100
-60…+120
|
1.5×0.8×0.2
5×3×0.2
1.5×1×0.2
4×2×0.2
8×4×0.2
|
Арсенид
индия
(InAs)
|
Х510
Х511
|
90
100
|
0,036-0,2
0,04-0,32
|
1-6
1-6
|
0.0004
0.0004
|
0.0009
0.0009
|
-100…+60
-100…+80
|
0.85×0.56×0.2
1.5×1×0.15
|
Арсенид-фосфид
индия
(InAsP)
|
ДХГ-2
ДХГ-2С
ДХГ-2М
ДХГ-0,5
ДХГ-0,5М
|
13-15
20-23
6-8
25-30
10-12
|
0,45
0,8
0,2
0,25
0,12
|
220-320
220-360
200-350
40-90
40-120
|
0.004
0.004
0.004
0.006
0.006
|
0.002
0.002
0.002
0.0002
0.0002
|
-60…+70
-60…+70
-60…+70
-60…+90
0…-70
|
6×3×0.15
12×6×0.16
2.6×1.6×0.15
1.8×0.6×0.16
6×3×0.15
|
Германий
|
ДХК-7
ДХК-14
|
13-15
6-9
|
0,5
0,6
|
500-1000
500-1000
|
0.013
0.013
|
0.0008
0.0008
|
-156…+200
-156…+200
|
6×3×0.15
6×3×0.2
|
Кремний
| |
|
|
Скачать 1.8 Mb.