Параметры и характеристики датчиков Холла

Датчик Холла представляет собой магнитоэлектрический полупро­водниковый прибор, основанный на использовании эффекта Холла, На рис. 2.32 показаны схемы включения датчика Холла.

Рисунок 2.32 Схемы включения датчика Холла и их вольт-амперные характеристики.

 

Напряжение, подаваемое на управляющие электроды U1, называ­ется входным напряжением датчика Холла, а сопротивление R1 между этими электродами называется входным сопротивлением. Величина этого сопротивления при отсутствии магнитного поля определяется по формуле

,                                    (2.43)

где р — удельное сопротивление полупроводника.

С ростом напряженности магнитного поля входное сопротивление увеличивается. Напряжение между двумя другими (холловскими) контактами на­зывается выходным и обозначается  (рис. 2.32). Сопротивление меж­ду холловскими контактами называется выходным и обозначается . Величина его при отсутствии магнитного поля определяется выра­жением

.                                  (2.44)

Здесь не учтена неравномерность распределения тока по сечению датчика. Выходное сопротивление, так же как и входное, с увеличением магнитного поля растет. С возрастанием поля кру­тизна ВАХ датчика возрастает вследствие того, что возрастает его внутреннее сопро­тивление .

Одной из важных характеристик датчика, позволяющей оценить его эффективность, является коэффициент передачи К. Он определя­ется как отношение выходного напряжения к входному при заданном значении управляющего магнитного поля:

.                       (2.45)

Учитывая выражения (2.44), (2.45), можно найти коэффициент передачи:

.                                 (2.46)

Коэффициент передачи с увеличением индукции магнитного поля возрастает.

Обычно датчик ЭДС Холла работает на внешнюю нагрузку. Схе­ма включения показана на рис. 2.32 (нижний рисунок). Подводимая к датчику мощность от внешнего источника тока равна

                                 (2.47)

Ток, протекающий в выходной цепи датчика Холла,

;                            (2.48)

где — сопротивление нагрузки.

Мощность, отдаваемая в нагрузку,

.             (2.49)

При согласовании выходного сопротивления и нагрузки достигается максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку,

.                                (2.50)

Учитывая (6), получим

                                  (2.51)

Максимальная отдаваемая мощность ограничивается предельно до­пустимой мощностью рассеяния на датчике. Коэффициент полезного действия датчика Холла определяется как отношение мощности, от­даваемой в нагрузку  к мощности на его входе:

.                                   (2.52)

При согласованной нагрузке, учитывая (2.50) и (2.51), к. п. д. датчика определяется формулой:

                               (2.53)

К. п. д. датчика Холла обычно не превышает 20%. Величина его не зависит от входного тока. Для увеличения ЭДС Холла и выходной мощности необходимо увеличивать входную мощность.

Важной характеристикой датчика Холла является чувствитель­ность g. Определяется она как ЭДС, возникающая на холловских контактах при единичном управляющем токе и единичном значении магнитной индукции:

                                (2.54)

  Выражение (2.54) с учетом (2.48) примет вид

                                    (2.55)

Важным параметром датчика Холла является отношение, харак­теризующее ЭДС Холла, приходящееся на единицу магнитной индукции. Этот параметр называется магнитной чувствительностью:

                            (2.56)

 

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: