用集成霍尔传感器研究霍尔效应及测量螺线管磁场分布

用集成霍尔传感器研究霍尔效应及测量螺线管磁场分布

第 l 7卷

第 2期

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2 7

用集成霍尔传感器研究霍 螺线管磁场分布 陆申龙 ● - - -—— _~ -

及测量

焦丽风 - - -—●—~

(复旦大学上海 摘要

203 043

常热高等专科学校常熟

25 0 ) 150

提出用集成霍尔传感器代替原来的锗霍尔元件来研究霍尔效应,

并用这种新方法测定通电螺线管的磁场分布。这样使实验数据稳定可靠,且丰

j厶

尔元件螺线管磁场分布测定仪来测量通电螺线管的磁场分布。而用霍尔效应实验仪研究霍尔电势差与磁感应强度关系,由于锗霍尔元件灵敏度低,线管必须通以大电流,螺才能在管内产生 2 0 l 0×1 01一×1 T范围的磁场,因而螺线管内温升过高,散热不良,导致输

出不稳定,量数据记录困难,测实验时间稍久就会因温度过高而使霍尔元件损坏,器损仪坏率较高。霍尔元件在测量管内磁感应强度时,同时产生的剩余电压 (不平衡电压和四种副效应产生的电压等 ) 2 3 x1一T几乎与霍尔电势差同一数量级,约(— ) 0,虽然此系统误差 可以用实验方法消除,但从实验测量磁场的方法,这些学习内容又结合不够。至于用电磁铁产生的磁场来研究霍尔效应,也存在剩磁的问题。为此,笔者用先进的 9 A型集成霍 5尔元件代替锗霍尔元件,该集成霍尔元件灵敏度高,测量 0 6 m可— 4 T范围的弱磁场,同时

元件内部采用了补偿法消除剩余电压,就解决了上述所提实验的弊端,这使实验数据稳定,直观性强,不仅有效地改善了实验效果,而且一台仪器就可以包含二种仪器可做的教 学内容,还发展了一些新的实验内容。 1 .原理

将一块金属或半导体薄板垂直放在磁场 B中,在垂直于磁场的方向通以电流 l则与,这二者相垂直的方向上产生一个电势差 U,种现象称为霍尔效应。可以证明, H这霍尔电势差 U的表达式为: H U= K I x HB () 1

式中 K称为霍尔元件的灵敏度, H它是霍尔元件的重要参数。 9 A型集成霍尔元件的内容结构如图 1 5所示。左端为一霍尔传感器,中间连接了一个放大器,右端方框表示薄膜电阻组成的剩余电压补偿器。9A型集成

霍尔元件测量时 5

用集成霍尔传感器研究霍尔效应及测量螺线管磁场分布

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