6. магнитни сензори основни величини и физически основи



Дата25.10.2018
Размер269 Kb.
#97838

6.МАГНИТНИ СЕНЗОРИ

6.1.Основни величини и физически основи


Таблица 6.1. Основни величини




SI единица

Извънсистемни единици




Магнитен поток 

Weber

Wb

Maxwell

M

1 M = 10–8 Wb

Индукция B

Tesla

Т

Gauss

Gs

1 Gs = 10–4 T

Интензитет на магнитното поле H

Ampere/m

A/m

Oersted

Oe

1 Oe = 103/4A/m

Магнитодвижещо напрежение F

Ampere

A

Gilbert

Gb

1 Gb = 1 Oe  cm

1 Wb = 1 Vs

1T = 1Wb/m2

1 kA/m = 1,25 mT (въздушна среда)

6.1.1.Ефект на Хол


В магнитно поле носител на заряд q изпитва въздействието на силата на Лоренц , където е относителната скорост на заредената частица (спрямо източнка на магнитното поле); е магнитната индукция. Между точките 1 и 2 на електрически проводник, който се движи в магнитното поле се индуцира напрежение

,

(6.1)

където е елемент от електрическия проводник. В повечето практически реализации векторите , и са разположени перпендикулярно един спрямо друг. Така за проводник с дължина l се получава индукционното напрежение

.

(6.2)

На фиг. 6.1 е показана полупроводникова пластина (дължина l, широчина b, дебелина d) поставена в магнитно поле с индукция B, през която протича ток I. Положителните и отрицателните носители на заряди при това са със скорост на дрейф v+ > 0, респ. v- < 0 по отношение на избраната посока за x. Върху всеки носител на заряд въздейства сила на Лоренц

, където q = -e за електрони и q = +e за дупки.

Магнитното поле индуцира според уравнение (6.2) перпендикулярно на посоката на В и I напрежението на Хол





(6.3)

Посоката на B се избира така, че UH да е положително за отрицателни и съответно отрицателно за положителни токоносители.






Фиг. 6.1. Полупроводникова пластина (дължина l, широчина b, дебелина d) поставена в магнитно поле с индукция B, през която протича ток I

За плътността j на протичащия през пластината ток е в сила зависимостта

,

(6.4)

където n е концентрацията на носителите, е – елементарен товар, v – скорост на дрейфа, - подвижност.

Оттук за тока през пластината се получава



(bd – напречно сечение).
Като от уравнението се изрази скоростта на дрейф и се замести в уравнението (6.3), за напрежението на Хол се получава:

, където е коефициентът на Хол.

(6.5)

От (6.4) и връзката се получава

, където .

(6.6)


6.1.2.Магниторезистивен ефект










R0 и ΔR0 са параметри, зависещи от използвания материал. ΔR0 е от порядъка на 2 % - 3 %.




Фиг. 6.2. Пластина (дължина l, широчина b, дебелина d) от магниторезистивен материал, през която протича ток I






Фиг. 6.4. Структура на магниторезистор: - вектор на приложеното външно магнитно поле, - вектор на протичащия ток.






Фиг. 6.5. Съпротивление на магниторезистивен сензор в зависимост от отношението . а) Нелинейна характеристика, б) линеаризирана характеристика.

6.2.Основни характеристики и форми на реализиране


Основните характеристики, които се дават от производителя са материалът, работният температурен диапазон, номинален ток, напрежение на Хол (при дадени ток и магнитна индукция), вътрешното съпротивление на генератора на Хол, температурният коефициент на напрежението на Хол, температурен коефициент на съпротивлението (вж. табл. 6.2).

Таблица 6.2. Основни характеристики на сензори на Хол



Сензор

KSY10

SV200

Материал

Номинален ток , IN, mA

Напрежение на Хол, mV (за B = 0,5 T)

Вътрешното съпротивление на генератора на Хол, 

Темп. коеф. на напрежението на Хол, %/K (за IN = 5 mA, B = 0,2 T)

Температурен коефициент на съпротивлението, %/K



GaAs

5

25



1 k

-0,05


+0,08

InAs

20

>100



60

-0,1


Таблица 6.3. Основни характеристики на магниторезистивните сензори



Сензор

FP30L

KMZ10B

Материал

InSb

Пермалой

Чувствителност S, T -1





Съпротивление на моста, 

100

1750

Температурен коефициент на съпротивлението на моста, %/К

-0,16

+0,25

BMAX, T

±1

± 3,75·10-3

Работна честота, МHz

0 - 1






6.3.Схеми на свързване и приложения




Фиг. 6.8. Структура на интегрален диференциален сензор на Хол с цифров изход (TLE 4920G)






Фиг. 6.9. Схема за включване на интегрални сензори на Хол с компенсация на офсета и настройка на коефициента на усилване






Фиг. 6.10. Мостова схема с магниторезистивни сензори и температурно управляван източник на ток





СA-6-



Каталог: Home -> Emo -> СЕМЕСТЪР%208
СЕМЕСТЪР%208 -> Обработка на масив от данни въвеждане на изходни данни и построяване на хистограми
СЕМЕСТЪР%208 -> Автоматично поелементно тестване на мос транзистор с индуциран n-канал
СЕМЕСТЪР%208 -> Модерната финансова система на сащ, като средство за легално ограбване на американските граждани (Реферат)
СЕМЕСТЪР%208 -> Тематичен план по философия
СЕМЕСТЪР%208 -> Програма за линейна интерполация по метода на диференциалните нарастъци


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница