关于霍尔效应.pptVIP

关于霍尔效应 霍尔效应的实质 霍尔效应是电磁学一种重要的电磁感应现象.产生霍尔效应的微观原因是洛仑兹力的作用，载流子在磁场中作定向运动，将受到洛仑兹力的作用，分布产生一定的偏离，其结果在宏观上感应出电动势。 在现实生活中霍尔效应有很多的应用，与我们日常生活关系越来越密切的汽车上就应用了很多霍尔器件 汽车上的霍尔器件 霍尔器件是根据霍尔效应做成的，就是以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。 汽车上广泛应用的霍尔器件有： 在分电器上作信号传感器 ABS系统中的速度传感器 汽车速度表和里程表 液体物理量检测器 各种用电负载的电流检测及工作状态诊断 发动机转速及曲轴角度传感器 各种开关 等等 在汽车点火系统中 将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器，用作点火脉冲发生器。这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁场在带电的半导体层内产生脉冲电压，控制电控单元（ECU）的初级电流。相对于机械断电器而言，霍尔式点火脉冲发生器无磨损免维护，能够适应恶劣的工作环境，还能精确地控制点火正时，能够较大幅度提高发动机的性能，具有明显的优势。 在汽车开关电路中 汽车上的大功率用电器在开关时会产生浪涌电流，使机械式开关触点产生电弧，产生较大的电磁干扰信号。采用功率霍尔开关电路可以减小这些现象 此外，霍尔器件通过检测磁场变化，转变为电信号输出，可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等，并可将这些变量进行二次变换；可测量压力、质量、液位、流速、流量等。霍尔器件输出量直接与电控单元接口，可实现自动检测。目前的霍尔器件都可承受一定的振动，可在零下40摄氏度到零上150摄氏度范围内工作，全部密封不受水油污染，完全能够适应汽车的恶劣工作环境。 在生活中的其他方面霍尔效应也有很重要的应用，例如测量血液流速等。物理源于生活，应用于生活，服务于人类。 * * 如图所示，在匀强磁场B中放一导电板，设导电板与B的方向垂直，板的宽度为a，厚度为b，在导电板中沿着与磁场B垂直的方向通以电流I．I方向沿x轴正向，B方向为y轴正向，按右螺旋法则定出z轴正向． 电流实质上是载流子的定向移动，在平行于B的方向取一截面S的面流元，在面流元中沿z轴再取一宽度为dy，长为a的线流元．设载流子的定向速度为v，则可认为载流子线流元在磁场中运动，切割了磁感线，在线流元内将产生感应电动势．按动生电动势公式 (1) 这里 则有： （2） 组成截面S的所有线流元，以及组成导体电板的所有截面情况都类似。这样，在整个导电板上下两表面间就形成了横向电动势。这就是霍尔电动势。设载流子的平均速度为v，则导电半内的霍尔电动势大小为： （3） 电动势的方向就是产生电动势的非静电力的方向，者的非静电力为洛仑兹力。 （4） 沿着z轴的方向，若载流子为正电荷，v与I方向一致， 指向z周争相，导电板上方为高电位；若载流子为负电荷，v与I方向相反， 指向z轴负向，到电板上方为低电位。 若用法拉第电磁感应定律也可推出以上结果。实在附图中所取的线流元取一回路，通过回路面积的磁通量为： (5) 则 （6） 与（2）式一致。用楞次定律可定出感应电动势 的方向，结果与前面相同。 电动势是标量，其正负与设定的方向有关。一般设定与I,B成右螺旋体系的方向为电动势正方向，即电动势取z轴正向为正，我们知道电流： （7） 式中n为导体内载流子浓度，q为一个载流子的电量。把（7）式代入（3）式得：