اثر هال توسط دکتر ادوین هال (Dr. Edwin Hall) در سال ۱۸۷۹ کشف شد.او پی برد وقتی که میدان مغناطیسی عمودی یک آهنربا به یک ضلع مستطیل نازکی از جنس طلا که دارای جریان الکتریکی است وارد می‌شود باعث بوجودامدن اختلاف پتانسیل در ضلع مقابل می‌گردد. همچنین او با این نکته پی برد که میزان ولتاژ به اندازه جریان عبوری از رسانا و چگالی شار مغناطیسی عمود بر صفحه مستطیل بستگی دارد.
یک صفحه نازک از ماده هال را نشان می‌دهد که حامل جریانI در امتداد محور طولی می‌باشد. ماده هال می‌تواند یا نیمه رساناهایی از نوع P مانند آرسناید گالیوم یا GaAs، آنتیموناید ایندیوم یا InSb وآرسناید ایندیوم یا InAs باشد. ولتمتری در مسیر محور عرضی این صفحه قرار داده شده‌است که در غیاب میدان مغناطیسی عمود بر صفحه ولتاژ صفر را نمایش می‌دهد. شکل هنگامیکه یک میدان مغناطیسی در جهت محور عمود بر صفحه نیمه رسانا به آن اعمال شود (مطابق شکل ۲-۱) نیروی لورنتز(به انگلیسی:Lorentz Force) بر حامل‌های بار(الکترونها و حفره‌ها) اعمال شده در نتیجه آنها به دو طرف صفحه نیمه هادی رانده می‌شوند. در نتیجه اختلاف پتانسیلی در عرض صفحه بوجود آمده و ولتمتر ولتاژ اندکی را نشان می‌دهد که به آن ولتاژ هال () می‌گویند. در صورتی که جهت میدان مغناطیسی برعکس گردد، ولتاژ بوجور آمده نیز در جهت مخالف ظاهر می‌گردد. دربارهٔ کشف اثر هال آنجه باعث شگفتی است این نکته‌است که حتی در شرایط حالت ماندگار (steady state) نیز شاهد این پدیده هستیم. به این معنی که وقتی میدان مغناطیسی اعمالی و جریان الکتریکی عبوری نیز در طول زمان مقدار ثابتی داشته باشند، همچنان شاهد ولتاژ بوجود آمده در جهت محور عرضی صفحه هستیم.
حسگرهای اثر هال در بسیاری از ابزار اندازه گیری استفاده می‌شوند. در شرایطی که متغیر حس شونده میدان مغناطیسی تولید کند یا آنرا از خود عبور دهد حسگرهای اثر هال به خوبی وظیفه خود را انجام می‌دهند ولتاژ هال متناسب است با جریان الکتریکی (I) و میدان مغناطیسی (B)
اندازه این ولتاژ در محدودهٔ میکرو ولت می‌باشد. به همین خاطر در کاربردهای عملی حضور تقویت کننده‌ها ضروری می‌باشد.
اساس کار حسگرهای اثر هال
یک حسگر اثر هال مبدلی است که در پاسخ به تغییرات میدان مغناطیسی خروجی ولتاژ نشان می‌دهد.با اعمال میدان‌های مغناطیسی نسبتا بزرگ ولتاژ خروجی در محدودهٔ چند میکروولت می‌باشد . برای ارتقا حساسیت حسگر و گرفتن خروجی مطلوب با بیشترین دقت و با حداقل خطای هیسترزیس باید از تقویت کننده، رگولاتور ولتاژ و مدارهای سوییچینگ منطقی استفاده کرد.
حسگرهای اثر هال به دو نوع عمده تقسیم می‌شوند:
- ۱.حسگرهای خطی یا آنالوگ
ولتاژ خروجی این نوع حسگر مستقیما از خروجی تقویت کننده گرفته می‌شود که متناسب است با اندازه میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده.
فایل ورد 6 ص
دانلود تحقیق حسگر اثر هال
