Основные параметры и свойства

Входное сопротивление R_вх – сопротивление между токовыми электродами. В отсутствии магнитного поля

R_вх = = , (5.12)

где ρ – удельное сопротивление; l – расстояние между токовыми контактами.

В магнитном поле сопротивление растет.

Выходное сопротивление – сопротивление между холловскими контактами (рис. 5.1).

Коэффициент полезного действия η определяется отношением отдаваемой и подводимой мощностей:

. η = , (5.13)

где – мощность на сопротивлении нагрузки; мощность, подводимая к датчику Холла,

η~μ²В². (5.14)

Максимально допустимый рабочий ток I_max определяется максимальной рабочей температурой Т_max датчика. Выделяемая мощность должна быть равна отводимой:

R_вх = β ∙S∙∆T, (5.15)

где ∆T – разность температур между Т_max и температурой окружающей среды; β – коэффициент теплоотдачи; S – площадь поверхности датчика; если пренебречь площадью поверхности боковых граней и считать S = 2a ∙l, то

I_max = а . (5.16)

Максимальная эдс Холла U_max возникает при токе I_max и В = const:

U_max = R_{X ∙}B∙a . (5.17)

Вольтовая чувствительность γ – отношение U_max/В:

. γ = U_max/В = R_X ∙a ∙ . (5.18)

Вольтовая чувствительность более удобна и объективна, чем U_max.

Магниточувствительность Z – основная характеристика датчиков Холла:

Z = = . (5.19)

С уменьшением толщины δ магниточувствительность растет (до δ≈1 мкм, затем рост прекращается вследствие па- дения подвижности носителей из-за рассеяния на дефектах поверхности). Магниточувствительность холловских датчиков из Ge составляет 35 из Si – 90 из GaAs – 10² – 10³В/(А·Тл).

Коэффициент передачи К – это отношение напряженности холловского поля к напряженности электрического поля между входными контактами при В = const:

К = Е_Х/Е = А∙μ∙В. (5.20)

Частотные свойства. Время релаксации процессов, определяющих эффект Холла, порядка10^-12 – 10^-13 с, отсюда следует теоретический частотный предел, на практике такие высокие частоты не используются вследствие следующих трудностей. На частотах более 10 МГц переменного тока при В = const может сказываться нелинейность контактов. В переменном магнитном поле при I = const индуцируются вихревые токи в полупроводнике и возрастает его нагрев. Поэтому в высокочастотном магнитном поле следует уменьшать рабочий ток.

В табл. 5.1 приведены параметры промышленных датчиков Холла. Датчики Холла из GaAs (ХАГ-П) обладают широким рабочим интервалом температур (от -60 ºС до +300 ºС) и высокой чувствительностью к магнитному полю (выходной сигнал U_X не менее 1 В при магнитной индукции B = 0,5 Тл)

Таблица 5.1

Параметры датчиков Холла