6. Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте область применения, достоинства и недостатки оптореле.

2. Опишите и поясните принцип функционирования лабораторной установки.

3. Поясните каким образом с использованием программного обеспечения «Comm.pas» можно менять частоту срабатывания оптореле.

4. 3. Поясните каким образом с использованием программного обеспечения «Comm.pas» можно менять длительность горения лампы.

7. библиографический список

1. Фрайден Дж. Современные датчики: справочник. – М.: Техносфера, 2005. – 592 с.

2. Щепетов А.Г. Теория, расчет и проектирование измерительных устройств. Часть 1, Теория измерительных устройств : в 2 ч. / А.Г.Щепетов .— М. : Стандартинформ, 2006 .— 248с.

Лабораторная работа №9.

Изучение физических основ работы датчика Холла

1. Цель работы

Цель лабораторной работы – изучение эффекта Холла путем измерения основных характеристик преобразователя Холла.

2. Краткие теоретические сведения

Эффект Холла относится к так называемым гальваномагнитным эффектам, возникающим в веществе при одновременном воздействии на него электрического и магнитного полей. Эффект Холла связан с возникновением поперечной электродвижущей силы (далее ЭДС) в проводнике, по которому протекает электрический ток, если его поместить в магнитное поле. Возникновение поперечной ЭДС обусловлено действием на носители заряда силы Лоренца, отклоняющей заряженные частицы в направлении, перпендикулярном направлению тока и вектору индукции магнитного поля. Значение силы Лоренца определяется по следующей зависимости:

, (1)

где - заряд (электрона или дырки); - скорость движения носителей заряда (электрона или дырки); - индукция магнитного поля.

Направление действия силы Лоренца поясняется рисунком 1.

Рисунок 1 – Направление действия силы Лоренца, действующей на положительные и отрицательные заряды, при некоторых заданных направлениях скорости заряда и индукции магнитного поля в полупроводнике n- (а) и p-типа (б).

Предположим, что основными носителями заряда являются электроны, тогда, считая, что скорости движения электронов равны, действующая сила Лоренца будет смещать электроны к одной из граней, перпендикулярной к направлению электрического поля. В результате эта грань приобретает отрицательный заряд, т.е. возникает поперечное электрическое поле – Холловское поле.

У полупроводника p-типа носителями заряда являются дырки. Т.к. скорость движения направлена вдоль электрического тока, а заряд положителен, то дырки смещаются в ту же сторону, что и электроны, создавая Холловское поле другой полярности. Накопление носителей прекращается, когда сила Лоренца уравновешивается силой Холловского поля:

При .

Таким образом, ЭДС Холла в полупроводнике p-типа:

(2)

Однако экспериментально установлено, что

(3)

- коэффициент, зависящий от температуры полупроводника, свойств кристаллической решетки и других параметров.

Преобразователи Холла предназначены для преобразования магнитной индукции в выходное напряжение и являются знакочувствительными как по отношению к направлению магнитной индукции, так и по отношению к полярности управляющего тока. Номенклатура датчиков на эффекте Холла насчитывает множество видов. Датчики классифицируются по области применения на автомобильные, промыш­ленные и общего применения и, в зави­симости от назначения, различаются по конструктивным и электрическим харак­теристикам, а также по рабочему диа­пазону температур. Однако, несмотря на различия, все приборы имеют схо­жее устройство.

В данной работе в качестве исследуемого образца применяется датчик Холла типа ДХК-0.5А (рис. 2). Чувствительность данного датчика составляет . Таким образом, ЭДС Холла можно вычислить по зависимости:

(4)

Рисунок 2 – Внешний вид, габаритные размеры и назначение контактов датчика Холла ДХК-0,5А

При воздействии на датчик магнитным полем индукцией B, в соответствии с эффектом Холла между контактами и образуется Холловская разность потенциалов _.