由于霍爾電場(chǎng)的存在,使作定向運(yùn)動(dòng)的電子除了受到洛倫茲力的作用外,還要受到霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的電場(chǎng)力的作用,其力的大小為FH=EEH,此力阻止電荷繼續(xù)累積。隨著內(nèi)、外側(cè)面積累電荷的增加,霍爾接近開關(guān)傳感器的電場(chǎng)增大,電子受到的霍爾電場(chǎng)力也增大因?yàn)殡娮铀苈鍌惼澚εc霍爾電場(chǎng)作用力方向相反,當(dāng)二者大小相等時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),此時(shí)電荷將不再向兩側(cè)面累積。
霍爾電動(dòng)勢(shì)正比于激勵(lì)電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度,其霍爾元件的靈敏度與霍爾系數(shù)成正比,與霍爾元件的存度成反比。因此,為了提高靈敏度,霍爾元件常制成薄片形狀。若要霍爾效應(yīng)強(qiáng),則希望有較大的霍爾系數(shù),因此要求霍爾元件材料有較大的電阻率和載流子遷移率。一般金屬材料載流子遷移率很高,但電阻率很小;而絕緣材料電阻率極高,但載流子遷移率極低,故只有半導(dǎo)體材料才適于制造霍爾元件。目前常用的霍爾元件材料有:鍺、硅、砷化甸、銻化甸等半導(dǎo)體材料。其中N型鍺容易加工制造,其霍爾系數(shù)、溫度性能和線性度都較好。N型硅的線性度最好,其霍爾系數(shù)、溫度性能同N型鍺。銻化甸對(duì)溫度最敏感,尤其在低溫范圍內(nèi)溫度系數(shù)大,但在室溫時(shí)其霍爾系數(shù)較大。砷化甸的霍爾系數(shù)較小,溫度系數(shù)也較小,輸出特性線性度好。 |