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C8051F350单片机高灵敏度磁性传感器技术研究+PCB电路图(3)

时间:2022-03-17 22:25来源:毕业论文
式中: --载流子(电子或者空穴)的浓度; --半导体薄片的厚度,单位为米(m); --霍尔元件的控制电流,单位为安培(A); --外加磁场的磁感应强度,单位

  式中:

  --载流子(电子或者空穴)的浓度;

  --半导体薄片的厚度,单位为米(m);

  --霍尔元件的控制电流,单位为安培(A); 

  --外加磁场的磁感应强度,单位为特斯拉(T);

  --定义为霍尔常数(单位:),它只同半导体的材料有关系,反应了某一材料

       制成的半导体薄片产生霍尔效应的能力的强弱;

  --定义为霍尔元件的灵敏度,反应的是一个特定的元件的灵敏度。           

  在以上讨论过程中,我们提到的半导体薄片中载流子(电子)的漂移速度都默认为,在这儿,我们将载流子的速度都假定为相同的。然而,事实并非如此,大量科学研究表明,一般来说,载流子的漂移速度不是相同的,都会存在一定的差异。为此,在霍尔系数的定义公式中额外加入一个霍尔因子,则霍尔系数有以下新的定义: 

  式中:  --霍尔因子(又称散射因子),主要由载流子散射相关性质以及材料的能带结构控制的;

  --载流子(电子或者空穴)的浓度;来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

  --单位电子所携带的电荷量,大小约为C。

2。1。2霍尔磁性传感器的灵敏度

  由2。1。1可以知道,对于一个已知的器件,它的霍尔电势差大小正比于控制电路中电流I的大小以及外加磁场磁感应强度B的大小。另外,式(2-1)中的霍尔元件灵敏度(其中,)由元器件的材料和几何大小决定,为了使装置更加灵敏,我们一般要选用霍尔常数()较大的材料,在不影响其他性能的前提下,适当地减小厚度d的大小,从而可以获得较大的霍尔电压。近十年以来,为了使得半导体材料制成的霍尔传感器的d值尽量小,科研人员常常使用一种名为溅射薄膜的工艺使得d尽可能的小。

  同时,由式(2-2)可以知道影响霍尔传感器灵敏度的一大重要因素为霍尔因子(又称散射因子),而霍尔因子主要由载流子散射相关性质以及材料的能带结构控制的。因此,为了提高霍尔传感器的灵敏度,就必须要选择霍尔因子大的材料。

2。2磁电式传感器

  与霍尔磁性传感器不同,磁电式传感器是基于法拉第电磁感应定律的一种磁性传感器。磁电传感器是一种能够将磁通量的变化转换为电信号输出的装置器件。

2。2。1电磁感应定律

 电磁感应定律是19世纪物理学史上的重大发现,揭开了电磁学一个新的篇章。具体来说,电磁感应定律指明了电现象和磁现象之间的相互联系以及互相转化,这一定律的发现,有效地推动了麦克斯韦电磁场理论的建立。同时,这一理论的发现也直接导致了磁电式传感器的出现。

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