загрузка...
загрузка...
На головну

Фізичні основи роботи Магніторезістори

Дивіться також:
  1. ЗМІСТ аудиторні заняття та самостійної роботи.
  2. I. Загальні роботи, присвячені королівської влади
  3. I. Теоретичні основи аналітичної хімії.
  4. I. Фізичні.
  5. I.3.1. Особливості діагностичної роботи шкільного психолога на відміну від психолога-дослідника.
  6. II. Методика написання та оформлення контрольної роботи
  7. II. Основи віровчення ісламу. Основні течії в ісламі.
  8. II. Вимоги охорони праці перед початком роботи
  9. III. ВІЙСЬКОВО-ЕКОНОМІЧНІ ОСНОВИ
  10. III. ОСНОВИ ПРАВОВОЇ ТА КРИМІНАЛЬНОЇ ПСИХОЛОГІЇ.
  11. III. Вимоги охорони праці під час роботи
  12. IV. спеціальні роботи

Магніторезістори

Мета роботи: Ознайомитися з фізичними принципами дії, технологією виготовлення, конструкцією і застосуванням Магніторезістори, досліджувати їх основні характеристики і параметри

Магніторезістори (МР) - це електронні компоненти, дія яких заснована на зміні електричного опору напівпровідника (металу) при впливі на нього магнітного поля. МР використовуються в якості магнітних датчиків електричної напруги і струму, швидкості та напрямку обертання, в пристроях зчитування інформації в ЕОМ, в вентильних електродвигунах, измерителях магнітного поля і т. Д. МР забезпечують практично ідеальну механічну, електричну, теплову та т. П. Розв'язку вимірювальних і управляючих ланцюгів від об'єктів контролю. Вони володіють швидкодією, чутливістю, надійністю, малими габаритами і енергоспоживанням. В даний час відомі монолітні і плівкові Магніторезістори.

Принцип дії монолітних МР заснований на так званому магніторезистивному ефекті. Як відомо, в платівці напівпровідника, по якій протікає струм, в магнітному полі виникає ЕРС Холла (рис. 8.1.1)

Ех= K I B / b,

де I - Струм, що протікає вздовж пластинки, B - Індукція магнітного поля, bширина пластини в напрямку, перпендикулярному току, К = 1 / ne - Коефіцієнт Холла, e и n відповідно - елементарний заряд носіїв струму і їх концентрація.

При встановленні динамічної рівноваги між силою Лоренца і силою холловського електричного поля носії заряду, що мають однакову швидкість v рухатимуться по прямолінійних траєкторіях в напрямку зовнішнього електричного струму , При цьому вектор сумарного електричного поля направлений до вектору струму через напівпровідник під деяким кутом ?. Кут Холла визначається формулою: tg ? = ЕХ / Е = u B, де u-рухливість. При невеликих магнітних полях і, отже, малих кутах Холла ? ? u B.

При встановленні динамічної рівноваги виникла холлівських напруженість електричного поля компенсує дію сили Лоренца, і, отже, не відбувається викривлення траєкторії носіїв заряду, що мають однакову швидкість v. Здавалося б, в такому випадку опір напівпровідника не повинно змінюватися під дією магнітного поля.

Насправді носії в напівпровіднику підкоряються певному розподілу швидкостей. Тому носії зі швидкістю, що перевищує середню швидкість, і носії, що мають швидкість, меншу в порівнянні з середньою, зміщуються до різних точок на бічній грані пластини напівпровідника, оскільки на них діє різна за величиною сила Лоренца. Таким чином, питомий опір напівпровідника в магнітному полі змінюється через викривлення траєкторії носіїв заряду, що рухаються зі швидкістю, відмінною від середньої швидкості.

Найбільший магніторезистивний ефект можна отримати в напівпровіднику такої форми і конструкції, при якій виникнення холлівської напруженості електричного поля утруднено або взагалі неможливо. Ці умови теоретично можуть бути реалізовані в платівці напівпровідника з нескінченно великими розмірами в напрямку, перпендикулярному напруженості зовнішнього електричного поля. У такому напівпровіднику не відбувається накопичення носіїв заряду на бічних гранях, не утворюється ЕРС Холла, а траєкторія заряду відхиляється від напрямку зовнішнього електричного поля в напрямку сили Лоренца (рис. 8.1.2). Вектор щільності струму збігається за напрямком зі швидкістю носіїв заряду і тому виявляється зрушеним щодо вектора напруженості зовнішнього електричного поля на кут Холла ?. Відхилення траєкторії носіїв заряду в необмеженій напівпровіднику рівносильно зменшення довжини вільного пробігу носіїв заряду в напрямку електричного поля на ,

тут L0 - Довжина вільного пробігу носіїв заряду при відсутності магнітного поля, L- Проекція пройденого носієм заряду шляху між двома послідовними зіткненнями при наявності магнітного поля, на напрям зовнішнього електричного поля. При малих кутах Холла cos ? можна розкласти в ряд

cos ? = 1 ? 2/ 2! + ...,

тоді ?L ? L0 - L0 + L0 ? 2/ 2, і, отже, ?L ? L0 ? 2/ 2.

Так як за час вільного пробігу носій заряду проходить в магнітному полі менший шлях уздовж електричного поля , то це еквівалентно зменшенню дрейфовой швидкості і рухливості і, отже, питомої провідності напівпровідника., відносне зміна питомої опору при цьому (? - ?0) / ?0 = ?L / L0 = u2 B2/ 2.

Для обмеженого за своїми розмірами кристала напівпровідника справедливо співвідношення ?? / ?0 = С u2 B2, де С - коефіцієнт, що залежить від форми пластинки напівпровідника.

Останнім часом набули поширення плівкові МР, чутливі до магнітного елементом яких служить феромагнітна плівка (сплав нікелю з кобальтом або нікелю і заліза). В основі роботи плівкових МР лежить анізотропний магніторезистивний ефект, що полягає в тому, що зовнішнє магнітне поле змінює в феромагнітному матеріалі ймовірність розсіювання електронів в різних напрямках, що, в свою чергу, призводить до зміни електричного опору.

фоторезистори «-- попередня | наступна --» Технологія приготування та конструкція Магніторезістори
загрузка...
© om.net.ua