如何利用霍爾效應測量磁場,用霍爾效應測量磁場

2021-03-03 20:57:17 字數 4006 閱讀 7555

1樓:anyway中國

霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起的偏轉。當帶電粒子(電子或空穴)被約束在固體材料中,這種偏轉就導致在垂直電流和磁場方向上產生正負電荷的聚積,從而形成附加的橫向電場,即霍爾電場eh。

電流is通過n型或p型霍爾元件,磁場b方向與電流is方向垂直,且磁場方向由內向外,對於n型半導體及p型半導體,分別產生的方向如左圖和右圖的霍爾電場eh(據此,可以判斷霍爾元件的屬性——n型或p型)。

霍爾電勢差eh阻止載流子繼續向側面偏移,當載流子所受的橫向電場力fe與洛侖茲力fb相等時,霍爾元件兩側電荷的積累就達到動態平衡。

由於:fe=eeh,fb=evb,

因此:eeh=evb                   (1)

設試樣的寬為b,厚度為d,載流子濃度為n ,則:

is=nevbd                  (2)

由(1)、(2)式可得:

霍爾電勢差uh=ehb=(1/ne)(isb/d)=rh(isb/d)

rh=1/ne是材料的霍爾係數,它是反映材料霍爾效應強弱的重要引數。

對於固定霍爾元件,厚度d固定,記kh為霍爾元件的霍爾係數,可得:

b=uh/khis                  (3)

因此,kh是常數,is為已知激勵電流,只要測量出uh,就可以計算出磁感應強度b。

什麼是霍爾效應,怎麼利用霍爾效應測定磁場的磁感應強度

2樓:禾鳥

1、霍爾效應由美國物理學家e.霍爾於2023年在實驗中發現,以其人名命名並流傳於世。其核心理論就是,帶電粒子(例如電子)在磁場中運動時會受到洛倫茲力的作用發生偏轉,那麼在磁場中的電流也有可能發生偏轉。

2、假設導體為一個長方體,長度分別為a、b、d,磁場垂直ab平面。電流經過ad,電流i = nqv(ad),n為電荷密度。設霍爾電壓為vh,導體沿霍爾電壓方向的電場為vh / a。

設磁感應強度為b。

洛倫茲力f=qe+qvb/c

擴充套件資料相關應用:

霍爾器件通過檢測磁場變化,轉變為電訊號輸出,可用於監視和測量汽車各部件執行引數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,並可將這些變數進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元介面,可實現自動檢測。

3樓:pasirris白沙

halleffect(霍爾效應)的問題:

①、我們目前流行的電流方向是用正電荷的流動方法來定義的,這種電流

英文叫做 conventional current;電子流動的電流叫做 electron current,

或者 electron flow。

②、磁場裡面的安培力的判斷,左手定則 left-hand fleming rule、右手法則

right-hand fleming rule,統統是建立在 conventional current 電流的基礎上。

連鼎鼎有名的麥克斯韋方程組都是建立在這個傳統電流之上。

傳統電流最根本的假設是:

無論用電子對流動方向定義電流方向,還是用正電荷的流動方向定義電流方向,

都和不影響實際的計算結果,都沒有本質的區別,而且所有的公式顯得很簡潔。

③、hall effect,是哈佛大學的hall 發現的。霍爾發現了,用正電荷流動方向跟電子

流動方向,定義電流方向出現不可調和的矛盾,這一年,麥克斯韋靜悄悄地走了。

麥克斯韋。是經典電磁場理論集大成者,是把電磁場理論推向了最高峰的祖師爺,

在霍爾發現了霍爾效應的這一年,麥克斯韋無可奈何地謝世了。

a、他的電磁場理論就是建立在正電荷的流動方法作為電流方向的基礎上;

b、他還提出了唯一電流的概念;

c、他在理論上證明了電、磁是一家,連光波也是電磁波;

d、他還從理論上算出了光的傳播速度。

同年,一位轉世靈童誕生了,他繼承了麥克斯韋的遺志。

a、證明了光的粒子性,獲得了諾貝爾獎;

b、把光的理論推導了另一個極致,是光處於絕對至高無上的江湖獨霸地位,

在理論都不可以超越光速,在光速世界裡一切發生逆襲,一切發生穿越。

理論太偉大了,諾貝爾獎不敢授予他,他的理論,完全超越當時那個時代、

我們現在這是世界的時代智慧、集體智商。

這位轉世靈童,就是愛爾伯特.愛因斯坦。那一年是2023年。

④、迴歸到本題的解釋:

現在是電子電流的天下,請暫時忘記conventional current。

a、電子在洛侖茲力的作用下,在金屬塊內發生偏移;

b、偏移的結果,產生了附加電場;

c、附加的靜電場,阻礙霍爾效應的進一步累積,最後達到平衡、達到飽和。

這個飽和電壓,稱為霍爾電壓,hall effect 就不再發生在後續電子身上,

霍爾效應似乎消失,這樣就可以測出磁感應強度。

摟主,好好整理一下我上面的內容,會是一篇很好的**。

本人拋磚引玉,就到這裡。

4樓:逮芸類夢絲

霍爾效應是高中物理競賽的內容哦.霍爾效應實質上是運動電荷在磁場中受到洛侖磁力的作用後發生偏轉而產生的,當霍爾電場力與洛侖磁力平衡時,霍爾片的上下兩個平面間形成了恆定的電位差,利用這個電位差就可以測出磁感應強度.

用霍爾效應測量磁場

5樓:罌粟的眼淚

兩種霍爾元件,一種開關型的,一種線性變化的。

在磁場中,電流流過霍爾元件的矽片,側邊會產生一個電壓,線性元件的輸出電壓隨外磁場而改變。

6樓:溪楓

(1)、n,p,n,電子,空穴。

(2)、霍爾效應原理:運動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力的作用而引起的偏轉,導致在垂直電流和磁場方向上產生正負電荷的聚積,從而形成附加的橫向電場。

7樓:水芹翟元洲

半導體有p型與n型,霍爾元件一般用n型,電子遷移率大於空穴遷移率。

霍爾效應的原理是運動的載流子在磁場中受到洛倫茲力作用,受力方向垂直於運動方向,載流子會嚮導電方向垂直的部位聚集,導致產生電勢差。

8樓:督書肖明

分為p型半導體和n型半導體

怎樣利用霍爾效應測量載流子

9樓:青絲染霜

只要分別測出霍爾電流ih及霍爾電勢差uh就可算出磁場b的大小.2mm厚,直到電場對載流子的作用力fe=qe與磁場作用的洛淪茲力相抵消為止,寬度為b。洛淪茲力使電荷產生橫向的偏轉,一般只有0;(ma·t),垂直磁場對運動電荷產生一個洛淪茲力

(3-14-1)

式中q為電子電荷,是研究半導體材料的重要手段。kh與載流子濃度p成反比,知道了霍爾片的靈敏度kh。

霍爾電勢差是這樣產生的,所以n型樣品和p型樣品的霍爾電勢差有不同的符號霍爾效應可以測定載流子濃度及載流子遷移率等重要引數。

由(3-14-5)式可以看出,霍爾電勢差就是由這個電場建立起來的,所以都用半導體材料作為霍爾元件。還可以用霍爾效應測量直流或交流電路中的電流強度和功率以及把直流電流轉成交流電流並對它進行調製,空穴有一定的漂移速度v、轉速的測量,則空穴的速度v=ih/pqbd。kh與片厚d成反比,代入(3-14-2)式有

(3-14-3)

上式兩邊各乘以b。

設p型樣品的載流子濃度為p。通過樣品電流ih=pqvbd,即

(3-14-2)

這時電荷在樣品中流動時將不再偏轉,所以霍爾元件都做的很薄、放大。

如果是n型樣品,產生一個橫向電場e,由於樣品有邊界。一般要求kh愈大愈好。用霍爾效應制作的感測器廣泛用於磁場,則橫向電場與前者相反,單位為mv、位置。

半導體內載流子濃度遠比金屬載流子濃度小、位移. (3-14-5)

比例係數kh=rh/d=1/pqd稱為霍爾元件靈敏度,便得到

(3-14-4)

稱為霍爾係數。在應用中一般寫成

uh=khihb:當電流ih通過霍爾元件(假設為p型)時,所以有些偏轉的載流子將在邊界積累起來,據此可以判斷霍爾元件的導電型別,厚度為d。這就是霍爾效應測磁場的原理,以及判斷材料的導電型別

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