Halli efekti mõõtmise süsteem

Xiamen Dexing Magnet Tech. Co., Ltd.

Dexing Magnet on rahvusvahelises magnetomeetri- ja masinatööstuses suurepärase kvaliteediga ja täiusliku teenindusega suurettevõte.

Miks valida meid

Professionaalne meeskond

Sellel on rühm kogenud tehnikuid ja juhte magnetomeetrite ja magnetitööstuses.

Suurepärane kvaliteet

Ta on kasutusele võtnud arenenud tehnoloogiad Jaapanist ja Euroopast, teinud koostööd kodumaiste ülikoolide ja teaduslike uurimisinstituutidega ning suudab toota magnetoelektriliste seadmete täiskomplekte.

Hea teenindus

Pakume terviklikku kohandamislahendust, mis on kohandatud vastavalt meie klientide erivajadustele ja -nõuetele.

Ühekordne lahendus

Tehnilise toe, tõrkeotsingu ja hooldusteenuste pakkumine.

Mis on Halli efekti mõõtesüsteem?

Halli efekt on nähtus, mis tekitab elektrijuhi pingeerinevuse (Halli pinge), mis on risti juhis oleva elektrivoolu ja vooluga risti rakendatava magnetvälja suhtes.

Halli efekti mõistmine ja rakendamine

Halli efekti avastas Edwin Hall 1879. aastal, kuid kulus palju aastaid, enne kui tehnoloogia areng võimaldas integraallülitustel seda nähtust täielikult ära kasutada. Tänapäeval pakuvad Halli efekti anduri IC-d mugavat viisi täpsete voolumõõtmiste saavutamiseks, mis säilitavad elektriisolatsiooni mõõdetud voolutee ja mõõteahela vahel.

Lorentzist Halli
Halli efekt on Lorentzi jõu laiendus, mis kirjeldab magnetväljas liikuvale laetud osakesele (nt elektronile) mõjuvat jõudu. Kui magnetväli on suunatud elektroni liikumissuunaga risti, mõjub elektron jõud, mis on risti nii liikumissuuna kui ka magnetvälja orientatsiooniga.

Halli efekti rakendamine
Halli efekti kaudu genereeritud pinged on väikesed võrreldes müra, nihkete ja temperatuuriefektidega, mis tavaliselt mõjutavad vooluahelat, ja seega ei olnud Halli efektil põhinevad praktilised andurid laialt levinud enne, kui pooljuhttehnoloogia areng võimaldas kasutada väga integreeritud komponente, mis sisaldavad Halli element ja lisaahelad, mis on vajalikud Halli pinge võimendamiseks ja konditsioneerimiseks. Siiski on Halli efekti andurite võime väikeseid voolusid mõõta piiratud. Näiteks Allegro MicroSystemsi ACS712 tundlikkus on 185 mV/A. See tähendab, et 10 mA vool tekitaks väljundpinge vaid 1,85 mV. See pinge võib olla vastuvõetav, kui vooluringil on madal müratase, kuid kui vooluteele saaks lisada 2 Ω takisti, oleks sellest tulenev 20 mV väljundpinge suur edu.

Halli efekt on asjakohane mitmesuguste andurirakenduste jaoks; seadmeid, mis põhinevad sellel suhteliselt lihtsal voolu, magnetvälja ja pinge suhtel, saab kasutada asukoha, kiiruse ja magnetvälja tugevuse mõõtmiseks. Selles artiklis keskendume aga seadmetele, mis mõõdavad voolu Halli pinge kaudu, mis tekib siis, kui mõõdetud voolu poolt indutseeritud magnetväli on koondatud integreeritud Halli efekti elemendi poole.

Plussid ja miinused
Toimivuskarakteristikud on Halli efekti vooluanduriti erinevad, mistõttu on raske täpselt kokku võtta Halli efekti anduri eeliseid ja puudusi võrreldes muu levinud voolutundliku tehnikaga; nimelt täppistakisti sisestamine vooluteele ja sellest tuleneva pingelanguse mõõtmine diferentsiaalvõimendiga. Üldiselt hinnatakse Halli efekti andureid "mittetungivateks" ja elektrilise isolatsiooni tagamiseks voolutee ja mõõteahela vahel. Neid seadmeid peetakse mittetungivateks, kuna vooluteele ei sisestata märkimisväärset takistust ja seega käitub mõõdetav vooluahel peaaegu nii, nagu andurit polekski. Täiendav eelis on see, et andur hajutab minimaalse võimsuse; see on eriti oluline suurte voolude mõõtmisel.

Mis puudutab täpsust, siis praegu saadaolevad Halli efekti andurid võivad saavutada väljundvea kuni 1%. Hästi läbimõeldud takistuslik voolutundlik ahel võib seda ületada, kuid 1% oleks üldiselt piisav kõrge voolu / kõrgepinge rakendustes, mille jaoks Halli efekti seadmed on eriti sobivad.

Isolatsioon
Halli efekti andurite üheks domineerivaks eeliseks on elektriline isolatsioon, mida vooluahela või süsteemi projekteerimise kontekstis nimetatakse sageli galvaaniliseks isolatsiooniks. Galvaanilise isolatsiooni põhimõte kehtib alati, kui konstruktsioon nõuab, et kaks ahelat suhtleksid viisil, mis takistab elektrivoolu otsest voogu. Lihtne näide on see, kui digitaalne signaal juhitakse läbi optoisolaatori, mis muudab pingeimpulsid valgusimpulssideks ja edastab seega andmeid optiliselt, mitte elektriliselt. Üks peamisi põhjuseid galvaanilise isolatsiooni rakendamiseks on maandusahelatega seotud probleemide vältimine:

Põhilised vooluringi ülesehituse põhimõtted eeldavad, et omavahel ühendatud komponentidel on ühine maandussõlm, mis eeldatakse olevat 0 V. Reaalses elus koosneb "maandussõlm" aga juhtidest, mille takistus on nullist erinev ja need juhid teenivad vooluahelast tagasi toiteallikasse voolava voolu tagasivooluna. Ohmi seadus tuletab meile meelde, et vool ja takistus tekitavad pinget ning need pingelangused tagasivooluteel tähendavad, et ahela või süsteemi ühes osas ei ole "maandus" samas potentsiaalis kui "maandus" teises osas. Need maapinna potentsiaali erinevused võivad põhjustada probleeme, mis ulatuvad tühistest kuni katastroofilisteni.

Takistades alalisvoolu kahe ahela vahel, võimaldab galvaaniline isolatsioon erinevate maanduspotentsiaalidega ahelatel edukalt suhelda. See on eriti oluline voolutundlike rakenduste puhul: madalpingeanduril ja töötlemisahelal võib olla vaja jälgida suuri, väga muutuvaid voolusid, näiteks mootori ajami ahelas. Need suured, kiiresti muutuvad voolud põhjustavad märkimisväärseid pingekõikumisi tagasivooluteel. Halli efekti andur võimaldab süsteemil jälgida nii ajami voolu kui ka kaitsta ülitäpse anduri ahelat nende kahjulike maanduse kõikumiste eest.

Ühisrežiimi pinge
Teine oluline rakendus Halli efekti andurite jaoks on kõrgepinge voolu mõõtmine. Takistusvoolutundlikus vooluringis mõõdab diferentsiaalvõimendi pinge erinevust takisti ühe ja teise poole vahel. Probleem tekib aga siis, kui need pinged on maanduspotentsiaali suhtes suured:

Päris eluvõimenditel on piiratud "ühisrežiimi vahemik", mis tähendab, et seade ei tööta korralikult, kui sisendpinged, ehkki üksteise suhtes väikesed, on maapinna suhtes liiga suured. Voolutundlike võimendite ühisrežiimilised vahemikud ei ulatu tavaliselt üle 80 või 100 V. Halli efekti andurid seevastu võivad voolu pingeks teisendada ilma mõõdetud vooluahela maanduspotentsiaalile viitamata. Järelikult, kuni pinged ei ole piisavalt suured, et tekitada füüsilisi kahjustusi, ei mõjuta tavarežiimi pinge Halli efekti seadme tööd.

Kuidas Halli efekti andurid töötavad?

Kui elektrivool voolab läbi mis tahes materjali, liiguvad voolus olevad elektronid loomulikult sirgjooneliselt, kusjuures elekter loob laadimisel oma magnetvälja.

Kui elektriliselt laetud materjal asetatakse püsimagneti pooluste vahele, siis selle asemel, et liikuda sirgjooneliselt, kalduvad elektronid läbi materjali liikudes hoopis kõverale teele. See juhtub seetõttu, et nende enda magnetväli reageerib püsimagneti kontrastväljale.

Selle uue kõvera liikumise tulemusena on elektriliselt laetud materjali ühel küljel rohkem elektrone. Selle kaudu ilmub materjalile potentsiaalide erinevus (või pinge) magnetvälja suhtes täisnurga all nii püsimagneti kui ka elektrivoolu voolu poolt.

Niisiis, kuidas Halli efekti andur töötab?
Kasutades pooljuhte (näiteks räni), töötavad Halli efekti andurid, mõõtes muutuvat pinget, kui seade asetatakse magnetvälja. Teisisõnu, kui Halli efekti andur tuvastab, et see on nüüd magnetväljas, suudab see tajuda objektide asukohta.

Halli efekti andurid ja magnetid
Magnetid on Halli efekti anduritele omased, mis aktiveeritakse välise magnetvälja olemasolul. Seejärel suudab seade tajuda, kuidas objekt liigub kas lähemale või kaugemale, lihtsalt läbi magnetvälja erineva tugevuse.

Näiteks kui Halli efekti andur oleks paigutatud ukseraami sisse ja magnet uksele, suudaks andur magnetvälja abil tuvastada, millal uks on avatud või suletud.

Kõigil magnetväljadel on kaks olulist omadust. Esiteks nn voo tihedus, mis viitab pindalaühikut läbiva magnetvoo hulgale, ja teiseks on kõigil magnetitel kaks polaarsust (põhja- ja lõunapoolus).

Halli efekti andurist väljuv väljundsignaal tähistab seadet ümbritseva magnetvälja tihedust. Halli efekti anduritel on eelseadistatud lävi ja kui magnetvoo tihedus ületab selle piiri, suudab seade tuvastada magnetvälja, genereerides väljundi, mida nimetatakse Halli pingeks.

Halli efekti anduritel on sees õhuke pooljuhtmaterjali, mis laseb magnetvälja tekitamiseks läbi pideva elektrivoolu. Kui seade asetatakse välise magneti lähedusse, avaldab magnetvoog pooljuhtmaterjalile jõudu. See jõud põhjustab elektronide liikumise, tekitades mõõdetava Halli pinge ja aktiveerides Halli efekti anduri.

Halli efekti anduri Halli väljundpinge on otseselt võrdeline pooljuhtmaterjali läbiva magnetvälja tugevusega. Sageli on see väljundpinge üsna väike – võrdne vaid mõne mikrovoldiga – paljude Halli efektiga seadmetega, sealhulgas sisseehitatud alalisvooluvõimenditega, koos loogikalülitusahelate ja pingeregulaatoritega, mis aitavad parandada tundlikkust (ja seega ka tõhusust). seadmest.

Halli efekti mõõtmised, mis on olulised kandja suure liikuvuse iseloomustamiseks

Halli efekti võib täheldada siis, kui proovi läbiva magnetvälja ja proovi pikkuses oleva voolu kombinatsioon loob nii magnetvälja kui ka vooluga risti oleva elektrivoolu, mis omakorda tekitab mõlemaga risti oleva põikpinge. Aluspõhimõte on Lorentzi jõud: elektromagnetväljadest tingitud punktlaengule mõjuv jõud

Halli efekti mõõtmised on hindamatu väärtusega pooljuhtmaterjalide iseloomustamiseks, olgu need siis ränipõhised, liitpooljuhid, päikesepatareide õhukesed kilematerjalid või nanomõõtmelised materjalid nagu grafeen. Mõõtmised hõlmavad madala takistusega (kõrge legeeritud pooljuhtmaterjalid, kõrge temperatuuriga ülijuhid, lahjendatud magnetpooljuhid ja GMR/TMR materjalid) ja suure takistusega pooljuhtmaterjale, sealhulgas poolisoleerivaid GaAs, galliumnitriid ja kaadmiumtelluriid.

Halli efekti mõõtmise süsteem on kasulik erinevate materjaliparameetrite määramiseks, kuid esmane on Halli pinge (VH). Kandja liikuvus, kandja kontsentratsioon (n), Halli koefitsient (RH), eritakistus, magnetotakistus (RB) ja kandja juhtivuse tüüp (N või P) on kõik tuletatud Halli pingest.

Kuna teadlased arendavad järgmise põlvkonna IC-sid ja tõhusamaid pooljuhtmaterjale, on nad eriti huvitatud materjalidest, millel on suur kandja liikuvus, mis on tekitanud suure huvi grafeeni vastu. Sellel ühe aatomi paksusel süsinikuvormil on kvant-Halli efekt ja selle tulemusena relativistlik elektronide vool. Teadlased peavad Halli efekti mõõtmist elektroonikatööstuse tuleviku jaoks ülioluliseks

Suure kandevõimega materjalid võimaldavad luua seadmeid, mis saavutavad maksimaalse voolu madalama võimsusega, kiiremate lülitusaegade ja suurema ribalaiusega. Ohmi seadusega manipuleerimine näitab kandja liikuvuse tähtsust voolu maksimeerimisel. Vool on otseselt võrdeline kandja liikuvusega

Seadet läbiva voolu maksimeerimise võimalused hõlmavad pinge suurendamist, laengukandjate kontsentratsiooni, proovi ristlõike pindala või laengukandjate liikuvust. Kõigil peale viimase on tõsiseid puudusi.

Mobiilsuse mõõtmine
Kandja liikuvuse määramise esimene samm on Halli pinge (VH) mõõtmine, surudes nii prooviga risti oleva magnetvälja (B) kui ka voolu läbi proovi (I). See kombinatsioon loob põikvoolu. Saadud potentsiaali (VH) mõõdetakse kogu seadmes. Samuti on vaja täpselt mõõta nii proovi paksust (t) kui ka selle takistust (r). Takistuse saab määrata kas neljapunktilise sondi või van der Pauw mõõtmistehnika abil. Ainult nende viie parameetriga (B, I, VH, t ja takistus) saab arvutada Halli liikuvuse:
Nii Halli pinged kui ka mõõdetud van der Pauw eritakistus on tavaliselt üsna väikesed, seega on õiged mõõtmis- ja keskmistamismeetodid täpsete liikuvustulemuste jaoks üliolulised.

Miks on Halli efekti andurites vaja püsimagneteid?

Halli efekti andur ehk Halli efekti andur on Halli efektil põhinev integreeritud andur, mis koosneb Halli elemendist ja selle abiahelast. Halli andurit kasutatakse laialdaselt tööstuslikus tootmises, transpordis ja igapäevaelus. Saalianduri sisestruktuurist või kasutusprotsessist leiate, et püsimagnet on oluline tööosa.

Halli efekt on sisuliselt liikuvate laetud osakeste läbipaine, mis on põhjustatud Lorentzi jõust magnetväljas. Kui laetud osakesed (elektronid või augud) on piiratud tahkete materjalidega, põhjustab see läbipaine positiivsete ja negatiivsete laengute kogunemist voolu ja magnetväljaga risti, moodustades seega täiendava põiki elektrivälja.

Teame, et kui elektronid liiguvad magnetväljas, mõjutab neid Lorentzi jõud. Nagu ülal, vaatame esmalt vasakpoolset pilti. Kui elektron liigub üles, liigub tema tekitatud vool alla. Noh, kasutame vasaku käe reeglit, laseme magnetvälja B magnetsensori joonel (lastud ekraanile) tungida peopessa, see tähendab, et peopesa on väljapoole, ja suunake neli sõrme voolu suund, st neli punkti allapoole. Seejärel on pöidla suund elektroni jõu suund. Elektronid on sunnitud paremale, nii et õhukese plaadi laeng kaldub välise magnetvälja mõjul ühele küljele. Kui elektron kaldub paremale, tekib potentsiaalide erinevus vasakul ja paremal küljel. Nagu on näidatud parempoolsel joonisel, tuvastatakse pinge pinge tuvastamisel, kui voltmeeter on ühendatud vasakule ja paremale küljele. See on saali induktsiooni põhiprintsiip. Tuvastatud pinget nimetatakse Halli indutseeritud pingeks. Välise magnetvälja eemaldamisel kaob Halli pinge. Kui seda kujutatakse kujutisega, on Halli efekt järgmine joonis:

I: Praegune suund,

B: välise magnetvälja suund,

V: Halli pinge ja väikseid punkte kastis võib pidada elektronideks.

Halli anduri tööpõhimõttest võib järeldada, et Halli efekti andur on aktiivne andur, mille tööks peab vajama välist toiteallikat ja magnetvälja. Arvestades väikese mahu, kerge kaalu, väikese energiatarbimise ja mugava kasutamise nõudeid anduri rakendamisel, kasutatakse välise magnetvälja varustamiseks lihtsat püsimagnetit, mitte keerukat elektromagneti. Lisaks on nelja peamise püsimagnetitüübi puhul SmCo ja NdFeB haruldaste muldmetallide magnetitel sellised eelised nagu kõrged magnetilised omadused ja stabiilne tööstabiilsus, mis võimaldab suure jõudlusega Halli efekti anduril või anduril saavutada täpsust, tundlikkust ja usaldusväärseid mõõtmisi. Seetõttu kasutavad NdFeB ja SmCo rohkem Halli efekti muundurimagnetitena.

Meie tehas

Dexing Magnet asub Hiinas Xiameni linnas, mis on kaunis poolsaar ja rahvusvaheline meresadam, mille tehas Jiangsus, Zhejiang Hiinas, asutati 1985. aastal, endine identiteet on üks sõjaväetehas, mis uurib ja arendab sideosi. Dexing Group omandas rajatise hiljem 1995. aastal.

KKK

K: Mis on Halli efekti mõõtesüsteem?

V: Halli efekt on nähtus, mis tekitab elektrijuhi pingeerinevuse (Halli pinge), mis on risti juhis oleva elektrivoolu ja vooluga risti rakendatava magnetvälja suhtes.

K: Mis on Halli mõõtmise tehnika?

V: Halli efekti mõõtmise põhikonfiguratsioon sisaldab tõenäoliselt järgmisi komponente ja valikulisi lisasid: Püsivooluallikas, mille suurus sõltub proovi takistusest. Madala eritakistusega materjalinäidiste puhul peab allikas suutma väljastada voolu milliamprist ampriteni.

K: Mis on Halli efekti lihtne määratlus?

V: Halli efekt on elektronide (aukude) läbipaine n-tüüpi (p-tüüpi) pooljuhis vooluga, mis voolab risti magnetväljaga. Nende laetud kandjate läbipaine loob pinge, mida nimetatakse Halli pingeks ja mille polaarsus sõltub kandja efektiivsest laengust.

K: Mida võimaldab Halli efekt meil kindlaks teha?

V: Kui magnetväli on teada, saab Halli efekti kasutada elektronide triivikiiruse ja muude mikroskoopiliste suuruste iseloomustamiseks materjalis, millest Halli sond on valmistatud. Halli efekt võimaldab meil kindlaks teha, et voolavad negatiivsed, mitte positiivsed laengud.

K: Mis on mannekeenide Halli efekt?

V: Halli efekt on elektronide liikumine läbi juhi magnetilise külgetõmbe suunas. See põhjustab mõõdetava pinge erinevuse juhtmes nii, et üks pool on positiivselt laetud ja teine negatiivselt.

K: Mida mõjutab Hall voolumõõtu?

V: Hall-efekti vooluandur võimaldab reaalajas juhtimist päikeseinvertersüsteemides, mille tööpinge on kuni 1100 V. Halli-efekti vooluandurid võimaldavad mõõta voolu kuni 1100 V rööbaste puhul koos tugevdatud isolatsiooniga, et tagada teiste ohutus. süsteemi elektroonika.

K: Kuidas mõõdab Halli efekt kiirust?

V: Kui Halli element on paigaldatud pöördlaua lähedale, kui pöördlaud pöörleb koos võlliga, mõjutab Halli elementi magneti tekitatud magnetväli, nii et see väljastab impulsssignaali, mille sagedus on võrdeline kiirusega, siis saab kiirust arvutada. impulsi perioodi või sageduse mõõtmisega.

K: Mida kasutatakse mõõtmiseks Halli efekti kogujat?

V: Hall-efekti saab kasutada voolu mõõtmiseks magnetvälja abil, mis tekib voolu voolu tõttu.

K: Kas Halli efekt kehtib metallide ja pooljuhtide puhul?

A: See ütleb, et kui voolu (I) kandev näidis (metall või pooljuht) asetatakse ristsuunas olevasse magnetvälja (B), indutseeritakse elektriväli nii I kui ka B suhtes risti.

K: Miks on Halli efekt nii oluline?

V: Halli efekti saab kasutada ka voolukandjate tiheduse, nende liikumisvabaduse või liikuvuse mõõtmiseks, samuti voolu tuvastamiseks magnetväljal.

K: Mis on Halli efekti põhiprintsiip?

V: Halli efekti põhimõte ütleb, et kui voolu kandev juht või pooljuht viiakse risti asetsevasse magnetvälja, saab mõõta pinget voolutee suhtes õige nurga all. Seda mõõdetava pinge saamise efekti nimetatakse Halli efektiks.

K: Mis on Halli efekti eesmärk?

V: Halli efekt on tahkisfüüsika alus ja oluline diagnostiline tööriist materjalide – eriti pooljuhtide – iseloomustamiseks. See võimaldab otseselt määrata nii laengukandjate, nt elektronide või aukude märgi (lisa A) kui ka nende tihedust antud proovis.

K: Mis on Halli efekt mõõtmisel?

V: Selle tulemusena on Halli efekt väga kasulik kandja tiheduse või magnetvälja mõõtmiseks. Halli efekti üks väga oluline tunnus on see, et see eristab ühes suunas liikuvaid positiivseid laenguid ja vastupidises suunas liikuvaid negatiivseid laenguid.

K: Milleks Halli efekti päriselus kasutatakse?

V: Hall-efektiga IC-de rakendused hõlmavad kasutamist süütesüsteemides, kiiruse regulaatorites, turvasüsteemides, joondusjuhtimisseadmetes, mikromeetrites, mehaanilistes piirlülitites, arvutites, printerites, kettaseadmetes, klaviatuurides, tööpinkides, võtmelülitites ja nupplülitites.

K: Mida ei saa Halli efektiga määrata?

V: Halli efekti ei saa kasutada magnetvälja määramiseks, mis ei toimi elektrivälja suunaga risti.

K: Mida saate Halli efekti kasutades leida?

V: Niisiis, Halli efekti kasutatakse pooljuhtide või isolaatorite laengukandjate kontsentratsiooni ja magnetvälja tekitatud pinge mõõtmiseks.

K: Mis on Halli efekti olemus?

V: Sisuliselt on Halli efekt seotud laengukandjatega (enamasti elektronidega), mis liiguvad nii elektrivoolu kui ka magnetvälja suhtes täisnurga all.

K: Milles tuvastab Halli efekti seade muutuse?

V: Kasutades pooljuhte (näiteks räni), töötavad Halli efekti andurid, mõõtes muutuvat pinget, kui seade asetatakse magnetvälja. Teisisõnu, kui Halli efekti andur tuvastab, et see on nüüd magnetväljas, suudab see tajuda objektide asukohta.

K: Mis on Halli mõõtmise eesmärk?

V: Halli efekti ja takistuse mõõtmine annab palju teavet, nagu kandja tihedus, kandjate liikuvus ja kandja tüüp. Kandjate tihedus on mobiilsidekandjate arv materjali mahu kohta ja pooljuhtide puhul on see seotud pooljuhi dopinguga.

K: Kuidas Halli efekt mõõdab voolu?

V: Need koosnevad Halli efekti andurist, mis on paigaldatud magnetsüdamiku pilusse. Halli efekti anduri väljundit võimendatakse ja see mõõdab voolu tekitatud välja ilma sellega kontakti loomata. See tagab galvaanilise isolatsiooni ahela ja anduri vahel.

Hiina ühe juhtiva saaliefekti mõõtmissüsteemide tootjana ja tarnijana tervitame teid soojalt ostma meie tehasest kohandatud saaliefekti mõõtmissüsteemi. Kõik seadmed on kvaliteetse ja konkurentsivõimelise hinnaga.