Микроэлектронные преобразователи неэлектрических величин. Агеев О.А - 9 стр.

UptoLike

11
2. МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ
Кинетические явления, имеющие место при одновременном воздейст-
вии на полупроводник электрического и магнитного полей, называются
гальваномагнитными эффектами. К ним относятся: эффект Холла; магнито-
резистивный и гальваномагниторекомбинационный эффекты.
На основе этих эффектов в настоящее время работает широкий спектр
гальваномагнитных преобразователей (ГМП), которые с успехом применя-
ются в
автоматике, вычислительной технике, электротехнике, автомобильной
электронике и других областях, причем возможности их использования по-
стоянно расширяются.
Данная глава посвящена описанию физических основ этих эффектов и
принципов разработки и конструирования ГМП.
2.1. Преобразователи магнитного поля на основе эффекта Холла
Высокая чувствительность и линейность характеристики датчиков Хол-
ла (ДХ) позволяют использовать их .для
измерения слабых магнитных полей,
в том числе магнитного поля Земли. ДХ также применяются в бесколлектор-
ных двигателях постоянного тока, отличающихся тем, что коммутация тока в
их обмотках осуществляется не посредством щеток, а с помощью электрон-
ной схемы [1-4].
Наряду с техническими применениями эффект Холла является мощным
инструментом при исследовании фундаментальных свойств полупроводни
-
ков [5]. Температурная зависимость эффекта Холла может дать важную ин-
формацию о ширине запрещенной зоны полупроводника, энергии ионизации
и механизме рассеяния носителей заряда, причем даже в таких, традиционно
трудных для исследования материалах, как поликристаллические полупро-
водники [6].
2.1.1. Эффект Холла
Сущность эффекта Холла, открытого еще в конце прошлого века, за-
ключается в появлении
поперечного электрического поля в образце полупро-
водника, помещенного в перпендикулярное магнитное поле, при пропуска-
нии вдоль него электрического тока.
Рассмотрим брусок полупроводника n-типа проводимости прямоуголь-
ной формы, по которому протекает ток I под действием электрического поля
E (рис.1). Плотность этого тока
j
r
определится формулой
x
E
x
Vqnj
r
r
r
σ
==
, (1)
где q-заряд электрона, n-концентрация электронов, σ - удельная проводи-
мость полупроводника,
x
V
r
- скорость электронов в электрическом поле
x
E
r
.
Если полупроводник однородный, то в отсутствие магнитного поля эк-
випотенциальные поверхности будут перпендикулярны вектору напряженно-