19Преобразователи работающие с использованием эффекта Холла

Основой возникновения ЭХ явл-ся явление искривления пути носителей заряда в полупроводниках нах-ся в магнитном поле

Если к зад-й пластине подключить электроды, 2 электрода в плоских перпендикулярных плоскостях возникнет ЭХ

В определенных условиях по горизонтальным эл-ам протекает ток Х, при наличии магнитного поля воздействующего в вертикальных электродах возникает электрический ток (в направлении z)

При отсутствии магнитного поля электроны двигаются в пластине по направлению Х

В случае возникновения магнитного поля направленного по оси У в магнитном поле электроны отклоняются под действием силы лоренца определяются выражением:

F= - e(By*Vx); Vx=Mп*Ех;

е-заряд электрона Мп-подвижность электронов; Ву- индукция Vx-скорость электрона в направлении тока Х; Ех- величина напряженности.

Данная сила лоренца направлена перпендикулярно к направлению магнитного поля,так и направлению тока.

Под действ-м этой силы электроны смещаются по направлению перпендикулярно.

При условии когда потенциалы приложены к элем-ту холла

Верхняя пластина полупроводника заряжается отрицательно, нижняя - положительно заряды образуют поперечное электрическое поле.

Процесс образования объемных зарядов у поверхности прекратится тогда когда напряженность Холла будет полностью компенсирована силами действующими на электроны.

Условия равенства сил действующих на эл-ны со стороны полей будет определятся - е(Vх*Ву)=-Мп*Ву*Vz

Uz=Mп*By*Ex/d где d-толщина пластины

Протекающий через образец полупроводника ток имеющий размеры: b, l, d, s - площадь поперечного сечения; плотностью Jx; обусловленный действием эл-го поля связан с концентрацией и скоростью электронов

Ix=Jx*S=e*n*Vx*s=e*n*Vx*b*d где е-заряд эл-на, n-концентрация

Решая совместно 2 пред-х уравнения получаем выражение напряжения Холла

Uz=(l/e*n)*(By*Ix/d)=Rx*By*Ix/d

Где rx определяется отношением Rx=l/e*n Анализ выражения показывает что величина ЭДС Холла зависит от физических свойств тока, геометрических размеров.

Если пластины имеют проводимость n-типа основная часть тока образуется дырочной проводимостью, при этом верхняя проводимость проводника будет носить положительный характер.

Выражение Холла сделано без учета электронов. Более строгий учет дает формулу:

Rx=-l/e*n; Rx=3п/б*n*e - для проводимости n-типа; Rx=3п/б*p*e - для р-типа

n-концентрация дырочной проводимости

р - концентрация эл-ой проводимости

Для полупроводников с собственной проводимостью или содержащих заряды обоих типов в равной концентрации:

Если концентрация электронов и дырок в полупроводнике равны то ЭДС Холла равен нулю.

31 Основные понятия об измерение количества вещества

Расход — это количество вещества, протекающее через данное сечение в единицу времени.

Прибор, измеряющий расход вещества, называется расходомером, а массу или объем вещества — счетчиком количества или просто счетчиком (ГОСТ 15528-86). Прибор, который одновременно измеряет расход и количество вещества, называется расходомером со счетчиком. К этим терминам следует добавлять название измеряемого вещества; например: расходомер газа, счетчик воды, расходомер пара со счетчиком

Устройство, непосредственно воспринимающее измеряемый расход (например, диафрагма, сопло, напорная трубка) и преобразующее его в другую величину (например, в перепад давления), которая удобна для измерения, называется преобразователем расхода.

Рассмотрим основные требования.

1) Высокая точность измерения — одно из основных требований, предъявляемых особенно к счетчикам и дозаторам. К числу наиболее точных относятся камерные счетчики жидкости (в частности, с овальными шестернями и лопастные). Погрешность первых не более 0,5 %, а вторых даже не более 0,2 % от измеряемой величины. Расходомеры и счетчики о сужающими устройствами менее точны.

2) Надежность (наряду с точностью) — одно из главных требований, предъявляемых к расходомерам и счетчикам количества. Основным показателем надежности является время, в течение которого прибор сохраняет работоспособность и достаточную точность. Это время зависит как от устройства прибора, так и от его назначения и условий применения.

Тахометрические приборы, элементы которых при измерении непрерывно движутся, имеют меньший срок службы. Так, у турбинных расходомеров износ оси и опор будет тем меньше, чем лучше смазывающая способность измеряемого вещества и чем оно чище

3 ) Большой диапазон измерения (Q_max/Q_min) необходим, когда значения расхода могут изменяться в значительных пределах. У приборов с линейной характеристикой, например электромагнитных, этот диапазон равен восьми — десяти. У расходомеров с сужающими устройствами он очень мал и равен трем.