文档介绍：:..霍尔效应论文测量论文测量技术论文:霍尔效应在测量技术中的应用摘要:霍尔效应是一种发现、研究和应用都很早的磁电效应。在科学技术的许多领域都有着广泛的应用。本文利用崔尔效应来研尤其在测量技术中的应用,以及各种测量技术和电子元件的工作原理。关键词:霍尔效应;测量技术;电流测量;磁场测量;乘法器霍尔效应在当今科学技术的许多领域都有着广泛的应用,特别是近年来山于新型半导体材料和低维物理学的发展使得人们对霍尔效应的研究取得了许多突破性进展。本文就是基于霍尔效应产生的原理来研究其在各种测量技术和电子元件的工作原理。在此简单介绍一下霍尔原理[1]。一块长度为b,宽为a,厚度为d的导体薄片放在磁感应强度为B(方向垂直导体表面)的磁场屮,并在其两端通以控制电流I,那么在垂直于电流和磁场方向上(即导体薄片两侧)将产生电势差Ug称为感生电压或感生电势,这种现象称为感生效应。这种现象是霍尔首先发现的,因此称之为霍尔效应,导体板两侧形成的电势Ug称为霍尔电压。霍尔效应可以从运动电荷受到的洛伦兹力得到解释。实验表明,霍尔电压Ug与电流I、磁感应强度B都成正比,与板的厚度d成反比。其公式为Ug=KgB(1)式中,Kg=l/nqd为比例常数,称为霍尔系数,它由导体(或半导体)材料的性质所决定。霍尔的发现在当时震动科学界,许多科学家纷纷转向这一研究领域。一般而言,金属和电解质的霍尔系数很小,霍尔效应不太显著;半导体的霍尔系数则大得多,霍尔效应显著。则半导体所具有的崔尔效应被广泛用于电量和非电量的测量、磁场测量、电子器件的制作原理中。利用崔尔电压和外加磁场成正比的线形关系可做成多种电学和非电学测量的线性电子原件。如控制一定电流时,可以测量交、直流磁感应强度和磁场强度:控制电流电压的比例关系,令输出的霍尔电压与电压乘电流成比例,可制成功率测量传感器;当固定磁场强度大小及方向吋,可以用来测界地交直流电流⑵。在此就利用霍尔原理来研究温度、磁场、电流等电量和非电量的测量原理和电子元件乘法器的工作原理。1温度测量半导体中参加导电的是载流子,载流子数目比金属中的自由电子数目少得多,所以半导体的电阻率大,它的感生系数也比金属导体大得多[3]。随着温度升高,半导体中价电子受热激发跃迁到较高能级而产生新的电子•空穴对,使参加导电的载流子数冃大大增加,导致电阻率减小,半导体载流子的数目随温度升高而上升,所以其电阻率随温度升高而下降;那么半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等会随温度的变化而变化,因此,导体薄片的性能参数(如内阻、感生电势等)随温度的变化也是很灵敏的。设在某一基准温度TO时,感生电势为:UgO=KgO-B-l1O式中:110为温度TO时电流计的数fft;KgO为温度TO时导体薄片的灵敏度。当温度升到T时,感生电势为:Ug=Kg-B-l1式中:11为温度T时电流计的数值;Kg为温度T时导体薄片的灵敏度;又Kg=KgO(1+at),其中a为感生电势温度系数,t=T-TO为相对于基准温度的温差。整理得:(2)由上式可知,可以用于温度的测量,为了提高温度测暈的灵敏度,可以选择感生电势温度系数a小的霍尔元件。2磁场测量利用霍尔公式我们可以知道,只要知道Ug,Kg,lc等值即可以利川此式计算出磁感应强度B