ефект холу

Сутність ефекту Холла полягає в тому, що при проходженні струму через пластину в поздовжньому напрямку під впливом магнітного поля виникає на краях пластинки в поперечному напрямку різниця потенціалів, обумовлена ​​законом Лоренца (під впливом магнітного поля токоносітелі зміщуються до краю пластини). Ця різниця потенціалів (ЕРС) пропорційна величині векторного твори напруженості поля і струму.
При відсутності магнітного поля потік електронів не спотворюється. При наявності магнітного поля сили Лоренца відхиляють електрони і викривляють їх траєкторії. Цей напрямок траєкторій призводить до появи негативних зарядів на одній стороні пластини. На протилежному боці накопичується нескомпенсований позитивний заряд. Накопичення зарядів на протилежних гранях пластинки призводить до появи поперечного електричного поля, яке отримало назву поле Холла. Таке накопичення зарядів триває, поки що виникає поперечна ЕРС НЕ компенсує сили, створювані магнітним полем. Після цього встановиться стаціонарний процес, при якому електрони рухаються паралельно гранях пластини, як і при відсутності магнітного поля.
Напівпровідниковий матеріал, призначений для виготовлення ДХ, повинен володіти не тільки високими, але і по можливості мало залежними від температури значеннями постійної Холла і рухливості носіїв струму. Вибір напівпровідникового матеріалу для ДХ диктується областю його застосування. Як правило, використовуються напівпровідники з електронною провідністю, оскільки вони мають значно більшу рухливість, ніж напівпровідники з доречнийпровідністю. Необхідно підкреслити, що властивості кожного із зазначених напівпровідникових матеріалів можуть істотно змінюватися в залежності від роду і кількості домішок, що вводяться в них. Кристалічні датчики зазвичай виготовляють з германію, кремнію, напівпровідникових сполук елементів третин і п'ятої груп періодичної системи Менделєєва - антімоніда індію, арсеніду індію, арсеніду галію, а також твердого розчину - потрійного з'єднання In (As0,8P0,2).

Область застосування датчиків Холла

Перелік можливих застосувань цих датчиків дуже широкий.

Лінійні датчики Холла:

• датчики струму;
• приводи змінної частоти обертання;
• схеми управління та захисту електродвигунів;
• датчики положення;
• датчики витрати;
• безколекторні двигуни постійного струму;
• безконтактні потенціометри;
• датчики кута повороту;
• детектори феромагнітних тіл;
• датчики вібрації;
• тахометри.

Логічні датчики Холла:

• датчики частоти обертання;
• пристрою синхронізації;
• датчики систем запалювання автомобілів;
• датчики положення (виявляють переміщення менше 0,5 мм);
• лічильники імпульсів (принтери, електроприводи);
• датчики положення клапанів;
• блокування дверей;
• безколекторні двигуни постійного струму;
• вимірювачі витрати;
• безконтактні реле;
• детектори наближення;
• зчитувачі магнітних карток або ключів;
• датчики паперу (в принтерах).

Застосування датчиків Холла в автомобільних безконтактних системах запалювання:

Датчик Холла замінює в системі запалювання переривник. Датчик складається з постійного магніту 1, пластини напівпровідника 3 і інтегральної мікросхеми, що складається з підсилювача 4, релейного підсилювача 5, вихідного транзистора 6 і блоку стабілізації 7. ​​Між пластинкою і магнітом є зазор, в якому знаходиться обертається сталевий екран 2. Екран має прорізи, кількість яких дорівнює кількості циліндрів двигуна. Коли через зазор проходить проріз екрану, то на платівку провідника діє магнітне поле і з неї знімається різниця потенціалів. Якщо ж в зазорі знаходиться металевий екран, то магнітні силові лінії замикаються через екран і на платівку не діють. В цьому випадку різниця потенціалів на платівці не виникає.
Інтегральна мікросхема, вбудована в датчик, перетворює різницю потенціалів, що створюється на платівці, в негативні імпульси напруги на виході датчика, які передаються в транзисторний комутатор, керуючий роботою котушки запалювання.

На графіку II імпульси датчика Холла, на графіку I імпульси транзисторного комутатора.

На нижньому малюнку датчик-розподільник 40.3706 двигуна ВАЗ-2108.

1 - корпус;
2 - відцентровий регулятор;
3 - циліндричний сталевий екран з прорізами;
4 - датчик Холла;
5 - ротор розподільника;
6 - кришка розподільника;