Реферат на тему Преобразователи цифровой схемотехники на основе явления Холла.

Содержание:

Введение 3
1. Сущность эффекта Холла 4
2. Основные параметры, характеристики и функции преобразователи цифровой схемотехники на основе явления Холла 7
3. Сфера применения датчиков Холла 12
Заключение 16
Список использованной литературы 17

Введение:

Американский физик Эдвин Герберт Холл занимался изучением свойств магнитных полей и в 1879 году в результате экспериментов с магнитными потоками и золотыми пластинами столкнулся с ранее неизученным электротехническим эффектом разности электрических потенциалов, который и был назван в его честь – эффект Холла. Лишь через сотню лет данное наблюдение нашло свое технологическое применение в сфере цифровой схемотехники.
Обычный эффект Холла производит очень маленькие напряжения по сравнению с посторонними шумами, разбросом температур и смещением полей, поэтому использование его для датчиков было нецелесообразно. Однако, с появлением в электронике полупроводников, которые позволили появиться компонентам с повышенной интегрированностью, стало возможным использование и данного эффекта, правда с дополнительной схемой по усилению напряжения.
С помощью эффекта Холла ученые-физики продолжают изучать свойства полупроводниковых материалов. Например, определяется количество электронов на единицу объема, скорость их движения, можно отделять электроны от положительных квазичастиц. Электромагнитное явление, описанное Холлом, на практике применяется в самых разных датчиках для контроля за такими показателями магнитного поля, как положение, скорость и напряженность. Эти приборы незаменимы при конструировании моторов, имеющих следящие приводы, там они выполняют функции датчиков обратной связи, с их помощью определяется градус поворота моторной вала.
Целью данной работы является изучение преобразователей цифровой схемотехники на основе явления Холла.

Заключение:

В основе некоторых цифровых преобразователей в современной схемотехнике лежит эффект Холла, то есть явление искривления пути носителей заряда в полупроводниках, находящихся в магнитном поле. Это явление впервые было открыто американским физиком Эдвином Холлом в 1876 г.
Датчик Холла представляет собой магнитоэлектрический полупро-водниковый прибор, основанный на использовании эффекта Холла. Основными характеристиками данных преобразователей являются сила Лоренца, напряжение, ЭДС Холла, а также разность магнитных потенциалов.
Датчики Холла находят широкое применение в различных областях современной промышленности, например, в машиностроении, автомобильной электронике, авиации. В отличие от механических и оптических систем, датчики Холла обладают важным преимуществом — они нечувствительны к механическим воздействиям и изменению параметров окружающей среды, обеспечивая при этом минимизацию стоимости готового решения. Среди областей применения линейных датчиков Холла можно выделить две наиболее распространенные. Это устройства измерения линейного или углового перемещения и измерения электрического тока. В большинстве случаев для измерения перемещения объектов используют линейные датчики Холла совместно с постоянными магнитами. Это обусловлено тем, что для поддержания максимальной линейности необходимо обеспечить большую величину изменения магнитного поля при изменении расстояния между датчиком и опорной точкой на перемещающемся объекте. Линейная зависимость и изолированность от измеряемого тока делает линейный токовый датчик идеальной схемой для контроля двигателя. Выход интегральной схемы датчика Холла пропорционален току в проводнике, выходной линейный сигнал точно воспроизводит форму измеряемого тока.

Фрагмент текста работы:

1. Сущность эффекта Холла
Эффект Холла основывается на силе Лоренца (и выступает как бы его продолжением), характеризующей направления передвижения заряженных частиц-электронов, помещенных в магнитное поле. Американским ученым было доказано, что в случае, если электроны двигаются в перпендикулярном направлении к генерируемому магнитному полю, заряженная частица испытывает давление, перпендикулярное направлению движения.
Электромагнитная сила, открытая Лоренцем, воздействует на движущиеся заряженные частицы таким образом, что между границами токопроводящего объекта возникает некое напряжение, называемое разностью потенциалов. Направление Лоренцовой силы, согласно «правилу правой руки», учитывает направление протекания электронов. Так, если поток идет вправо, то сила Лоренца действует по направлению вверх. Если же заряженные частицы текут в левую сторону, эта сила показывает вниз, и негативный заряд собирается на этой стороне проводящего агента . Для физических опытов в электромагнитных исследованиях, как правило, берется полупроводник из арсенида или антимонида индия. В результате такого разнонаправленного движения и появляется разность зарядов: положительного наверху и отрицательного внизу. Этот эффект назван напряжением (ЭДС) Холла .
Поскольку данный эффект базируется на силе Лоренца, то именно с её определения и начинается математическое описание возникшей разницы потенциалов. Сила Лоренца определяется из следующего выражения: