5.2.3. Применение преобразователей Холла
В связи с тем, что эдс Холла пропорциональна произведению тока на магнитную индукцию, преобразователи Холла используются для измерения магнитных полей; физических величин, преобразующихся в магнитную индукцию; токов (при В = const); в датчиках перемещения и положения (используется смещение магнита относительно датчика); в датчиках давления ( постоянный магнит устанавливается на мембране и смещается относительно датчика).
5.3. Полупроводниковые магниторезисторы
Конструкция магниторезистора должна быть такой, чтобы была устранена эдс Холла. Наилучшей формой является диск Корбино – рис. 5.4,а. В отсутствии магнитного поля ток идет в радиальном направлении. Под воздействием магнитного поля носители отклоняются в направлении, перпендикулярном радиусу. Так как нет граней, нет и эдс Холла. Другая конструкция (рис. 5.4,б) – пластина, ширина которой много больше длины. Недостатком такой конструкции является малое сопротивление, поэтому соединяют несколько магниторезисторов последовательно. Основными материалами являются InSb и InAs, имеющие высокую подвижность носителей заряда.
Исключить эффект Холла можно нанесением узких металлических полосок для закорачивания холловской эдс – рис. 5.4,в. Они должны быть расположены перпендикулярно линиям тока и направлению магнитного поля. Вместо тонких полосок могут использоваться монокристаллы с пронизывающими их металлическими нитями. Этот вариант реализуется при создании магниторезисторов из эвтектического сплава InSb-NiSb, в котором NiSb выпадает в виде иголок высокой проводимости, которые при выборе соответствующей ориентации полностью исключают эффект Холла.
Рис. 5.4. Конструкции магниторезисторов
Другой способ исключения эффекта Холла реализуется на основе микроэлектронной технологии и заключается в формировании магниторезисторов на основе кремниевых эпитаксиальных пленок, содержащих низкоомные шунтирующие участки поликремния, расположенные перпендикулярно направлению тока.
Основными параметрами магниторезисторов являются:
– начальное сопротивление R0 при В = 0;
– магниторезистивное отношение RB/R0 – отношение сопротивлений магниторезистора в магнитном поле с известной индукцией (обычно 0,3 и 1,0 Тл) к начальному сопротивлению;
– магнитная чувствительность γ – отношение относительного изменения сопротивления ∆R/R к соответствующему изменению магнитной индукции ∆В:
γ
= 
;
(5.20)
– нагрузочная способность, определяемая максимальной рабочей температурой (указывается или максимальная рассеиваемая мощность Рmax, или предельно допустимый ток). В табл. 5.2 приведены параметры магниторезисторов из сплава NiSb-InSb при 25 ºС.
Последние два типа датчиков (табл. 5.2) являются дифференциальными.
Таблица 5.2
Параметры магниторезисторов из сплава InSb-NiSb
|