홀 효과

홀 효과:
그림 A에서 평면도체는 상부에 음전하(파란색으로 상징)와 하부에 양전하(빨간색)를 가진다.스케치 B, C에서는 전하의 극성을 전환하는 전장과 자기장의 방향을 각각 변경한다.그림 D에서는 양쪽 필드가 동시에 방향을 바꾸므로 스케치 A와 같은 극성이 된다.
전자 1개
홀 엘리먼트(홀 효과 센서) 역할을 하는 2개의 플랫 컨덕터
3 자석
4 자기장
5 전원

홀 효과는 도체의 전류와 전류에 수직으로 인가된 자기장에 횡방향으로 교차하는 전기 도체 전체의 전압 차이(홀 전압)를 생성하는 것입니다.그것은 1879년 ^[1]^[2]에드윈 홀에 의해 발견되었다.

홀 효과는 반도체 또는 금속판의 보이드 또는 구멍에 걸쳐 발생할 수 있습니다. 보이드 또는 구멍의 경계 또는 가장자리에 있는 접점을 통해 전류가 주입되고 전하가 금속 또는 반도체의 보이드 또는 구멍 밖으로 흐를 때 발생합니다.이 홀 효과는 전류 접점을 연결하는 선의 양쪽 보이드의 경계에 있는 전압 접점에 걸쳐 수직으로 적용되는 자기장에서 관찰할 수 있습니다.단순 연결된 표본의 표준 "일반 홀 효과"와 비교하여 명백한 부호 반전을 나타내며,^[3] 보이드 내에서 주입되는 전류에만 의존합니다.

홀 효과에서도 중첩이 실현될 수 있습니다. 먼저 표준 홀 구성을 상상해 보십시오. 즉, 수직 자기장에서 홀 전압을 발생시키는 (외부) 경계에 전류 및 전압 접점이 있는 단순하게 연결된 (비이드가 없는) 얇은 직사각형 홀 플레이트입니다.다음으로, 위에서 언급한 바와 같이 전류와 전압 접점이 보이드의 내부 경계에 있는 직사각형 보이드 또는 구멍을 이 표준 홀 구성 내에 배치한다고 가정합니다.단순화를 위해 보이드 경계에 있는 전류 접점은 표준 홀 구성에서 외부 경계에 있는 전류 접점과 정렬할 수 있습니다.이러한 구성에서는 외부 경계를 통해서만 주입되는 전류에 비례하는 외부 경계에 대한 홀 효과와 주입되는 전류에 비례하는 내부 경계에 대한 명백한 반전 홀 효과라는 두 개의 홀 효과를 동시에 실현하고 관찰할 수 있습니다.내부 경계를 통해서만 가능합니다.여러 홀 효과의 중첩은 홀 소자 내에 전류 및 전압 접점을 각 ^[3]^[4]보이드의 경계에 배치하여 실현할 수 있습니다.

홀 계수는 전류 밀도와 적용된 자기장의 곱에 대한 유도 전계의 비율로 정의됩니다.이는 전류를 구성하는 전하 캐리어의 유형, 수 및 특성에 따라 값이 달라지기 때문에 도체가 만들어지는 소재의 특성입니다.

명확성을 위해, 원래의 효과를 다른 "홀 효과"와 구별하기 위해 일반 홀 효과라고 부르기도 한다. 홀 효과에는 추가적인 물리적 메커니즘이 있을 수 있지만, 이러한 기본에 기초한다.

검출

현대 전자기학의 이론은 제임스 클럭 맥스웰에 의해 1861년과 1862년 사이에 4개의 파트로 출판된 논문 "힘의 물리적 선에 대하여"에서 체계화되었습니다.맥스웰의 논문은 전자기 이론을 위한 탄탄한 수학적 기초를 확립했지만, 이론의 상세한 메커니즘은 여전히 탐구되고 있었다.그러한 질문 중 하나는 자기장이 도체와 상호작용하는지 아니면 전류 자체와 상호작용하는지 등 자석과 전류 사이의 상호작용에 대한 세부 사항이었다.1879년 에드윈 홀은 이 상호작용을 탐구하다가 메릴랜드주 ^[5]볼티모어에 있는 존스 홉킨스 대학에서 박사 학위를 따는 동안 홀 효과를 발견했습니다.전자가 발견되기 18년 전, 그가 사용한 장치에서 발생하는 작은 효과에 대한 그의 측정은 "전류에 대한 자석의 새로운 작용에 대하여"^[6]^[7]^[8]라는 이름으로 출판된 실험적인 투르 드 힘이었다.

이론.

홀 효과는 도체 내 전류의 특성 때문입니다.전류는 많은 작은 전하 캐리어(일반적으로 전자, 구멍, 이온) 또는 세 가지 모두로 구성됩니다.자기장이 존재할 때, 이 전하들은 로렌츠 ^[9]힘이라고 불리는 힘을 경험합니다.이러한 자기장이 존재하지 않는 경우, 전하는 불순물, 포논 등과의 충돌 사이의 거의 직선 경로를 따릅니다.단, 수직성분을 가진 자기장이 인가되면 충돌 사이의 경로가 곡선화되어 이동전하가 재료의 한 면에 축적된다.이로 인해 모바일 요금이 부족한 다른 면에 동일한 양의 반대 전하가 노출됩니다.그 결과 홀 소자에 걸쳐 전하 밀도가 비대칭적으로 분포되어 직선 경로와 인가된 자기장에 수직인 힘에 의해 발생합니다.전하의 분리는 추가 전하의 이동을 방해하는 전계를 형성하기 때문에 전하가 ^[10]흐르는 한 일정한 전위가 확립됩니다.

고전적인 전자기학에서 전자는 $전류$ I의 반대 방향으로 이동합니다(규칙 "전류"는 이론적인 "공 흐름"을 나타냅니다).일부 금속 및 반도체에서는 전압의 방향이 아래 유도와 반대이기 때문에 "구멍"이 실제로 흐르는 것으로 보입니다.

전자에 대한 홀 효과 측정 설정.처음에는 자기력에 의해 전자가 휘어진 화살표를 따릅니다.전류도입 접점으로부터 어느 정도 거리를 두고 전자가 좌측에 축적되어 우측에서 고갈되어 할당된

V방향

으로_H

전계θ

가_y 생성된다."

구멍 H

"이 흐르는 것처럼 보이는 일부 반도체의 경우 V가 음수입니다.정상 상태에서

δ

는_y 자력을 정확하게 상쇄할 수 있을 정도로 강하므로 전자는 직선 화살표(분쇄)를 따릅니다.

애니메이션은 진공 상태에서 전하 빔에 대한 자기장의 작용, 또는 다른 말로 로렌츠 힘의 작용만을 보여줍니다.이 애니메이션은 홀 효과 해석의 프레임워크에서 수행되는 일반적인 오류를 보여 줍니다.실제로 정지 상태 및 홀 바 내부에서는 전류가 자기장에 관계없이 세로 방향이며 가로 방향

{j_{y}=0}

{j_{y}=0}

y

=

({

}=

0})

은 없습니다(콜비노 디스크의 경우와는 대조적으로).전계만 횡방향 구성

{E_{y}}

{E_{y}}

y

{E_{y}}

{

Displaystyle {E_{y

^[11]에 의해 변경됩니다.

전하 캐리어(전자)가 1종뿐인 단순 금속의 경우, 홀 $전압 H$ V는 로렌츠력을 이용하여 얻을 수 있으며, 정상 상태에서는 전하가 Y축 방향으로 이동하지 않는 것을 볼 수 있다.따라서 전하가 축적되어 각 전자의 Y축 방향 자력이 Y축 전기로 상쇄된다. $v x$ 항은 관례상 이 지점에서 구멍으로 가정되는 전류의 드리프트 속도이다. $vB x z$ 항은 오른쪽 규칙에 따라 y축 방향으로 음수입니다.

\mathbf {F} = qbigl (}\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} {\bigl}}

정상 $상태$ 에서는 $F$ = 0, 즉 $0 y$ = E - $vB$ 이며_x_z_y, 여기서 E는 Y축 방향으로 할당됩니다(전자에 의해 야기되는 필드가 가리키는 위치를 나타내는 -y $방향$ 의 유도 전계 $θ$ 의_y 화살표가 아닙니다).

와이어에서는 홀 대신 전자가 흐르기 $때문$ 에_x v → $-v x$ $및$ q → $-q$ 입니다.또한 Ey)−.mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac.num,.mw-parser-output.sfrac .den{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{border-top:1pxsolid}.mw.-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}VH/w.이러한 변경을 대체하면

V_{\mathrm {H}}=v_{x}B_{z}w

기존의 "구멍" 전류는 전자 전류의 음의 방향이고 전하의 음의 방향이며, $여기$ 서 I $= ntwµv x (- e$ )는_x 전하 캐리어 $밀도$ 이고, tw는 $단면적$ 이며, -e는 각 전자의 전하입니다. $w\displaystyle$ w를 $w$ $w$ 하여 해결하고 위에 플러그를 꽂으면 홀 전압이 발생합니다.

V_{\mathrm {H}} = flac {I_{x}B_{z}} {nte}

일부 금속 및 반도체에서 나타나는 것처럼 전하 축적이 양이면 이미지에 지정된 V가 $음수$ 입니다_H(왼쪽에 양전하가 축적됨).

홀 계수는 다음과 같이 정의됩니다.

R_{\mathrm {H}}=sqrac {E_{y}}{j_{x}B_{z}}

또는

\mathbf {E} =-R_{\mathrm {H} }({c}\times \mathbf {B})

여기

서 j는 캐리어 전자의 전류

밀도

이고_y E는 유도 전계이다.SI 단위에서 이것은

R_{\mathrm {H}} = flac {E_{y}} {j_{x}B}} = flac {V_{\mathrm {H} }t}{IB}}=flac {1}{ne}}.

( $R$ 의_H 단위는 보통 m/C 또는 δ·cm/G 또는 기타 변형으로³ 표현된다.)그 결과 홀 효과는 반송파 밀도 또는 자기장을 측정하는 수단으로 매우 유용하다.

홀 효과의 가장 중요한 특징 중 하나는 한 방향으로 이동하는 양전하와 반대 방향으로 이동하는 음전하를 구별한다는 것입니다.위 다이어그램에는 음전하 캐리어(전자)가 있는 홀 효과가 나와 있습니다.그러나 동일한 자기장과 전류가 인가되지만 전류가 양의 입자에 의해 홀 효과 장치 안으로 전달된다고 가정합니다.전류가 같게 되려면 당연히 입자가 전자와 반대 방향으로 움직여야 합니다. 즉, 그림 아래는 전자와 같은 위가 아닙니다.따라서 기억적으로 (기존) 전류를 나타내는 로렌츠 힘 법칙에서 엄지손가락은 이전과 같은 방향을 가리키게 됩니다. 왜냐하면 전류가 같기 때문입니다. 위로 이동하는 전자는 아래로 이동하는 양의 전하와 같은 전류입니다.그리고 손가락(자기장)도 같기 때문에 흥미롭게도 전하 캐리어는 양수인지 음수인지에 관계없이 다이어그램에서 왼쪽으로 꺾입니다.그러나 양극 캐리어가 왼쪽으로 꺾이면 왼쪽에 상대적으로 양의 전압이 형성되는 반면, 음의 캐리어(전자)가 꺾이면 다이어그램에 표시된 것처럼 왼쪽에 음의 전압이 형성됩니다.따라서 동일한 전류 및 자기장에 대해 홀 전압의 극성은 도체의 내부 특성에 따라 달라지며 도체의 내부 작동을 설명하는 데 유용합니다.

홀 효과의 이러한 특성은 대부분의 금속에서 전류가 양성자가 아닌 움직이는 전자에 의해 전달된다는 최초의 실제 증거를 제공했습니다.또한 일부 물질(특히 p형 반도체)에서는 전류를 음전자가 아닌 양의 "구멍"이 움직이는 것으로 생각하는 것이 상대적으로 더 적절하다는 것을 보여주었다.이러한 재료에서 홀 효과와 혼동되는 일반적인 원인은 홀이 실제로 반대 방향으로 이동하는 전자이기 때문에 홀 전압 극성은 대부분의 금속 및 n형 반도체에서와 같은 전하 운반체일 것으로 예상합니다.그러나 홀 전압의 반대 극성을 관찰하면 양의 전하 캐리어를 알 수 있습니다.그러나 물론 p형 반도체에는 전하를 띠는 실제 양전자나 다른 양의 소립자가 없기 때문에 "구멍"이라는 이름이 붙었다.굴절을 설명하기 위해 흡수되고 재방출되는 광자처럼 유리에 있는 빛의 지나치게 단순한 그림과 같은 방법으로, 이 명백한 모순 또한 여러 입자의 집단 양자화된 운동이 실제로 할 수 있는 준입자의 현대 양자역학 이론에 의해서만 해결될 수 있다.물리적 감각은 그 자체로 입자(기본적인 것이 아닌 입자)^[12]로 간주됩니다.

이와는 무관하게 전도성 샘플의 불균일성은 이상적인 전극의 판데르파우 구성에서도 홀 효과의 가짜 신호를 초래할 수 있다.예를 들어, 명백한 n형 ^[13]반도체에서 양성 운반체와 일치하는 홀 효과가 관찰되었습니다.균일한 재료의 또 다른 아티팩트 소스는 샘플의 석면비가 충분히 길지 않을 때 발생합니다. 즉, 접점에서는 횡전압이 0으로 단락되기 때문에 전체 홀 전압이 전류 도입 접점으로부터 멀리 떨어진 곳에서만 발생합니다.

반도체 홀 효과

전류가 흐르는 반도체를 자기장에 두면 반도체의 전하 캐리어는 자기장과 전류에 수직인 방향으로 힘을 받는다.평형 상태에서는 반도체 가장자리에 전압이 나타납니다.

위에 제시된 홀 계수의 간단한 공식은 일반적으로 전도가 단일 전하 반송파에 의해 지배될 때 좋은 설명입니다.그러나 반도체와 많은 금속에서는 이 이론이 더 복잡하다. 왜냐하면 이러한 물질에서는 전자와 구멍 양쪽에서 동시에 중요한 기여를 할 수 있기 때문이다. 이는 다른 농도로 존재하고 다른 이동성을 가질 수 있다.중간 자기장의 경우 홀 계수는^[14]^[15]

R_{\mathrm {H} = p\mu {p} {\mathrm {h} - n _ {\mathrm {e} {e} {\mathrm {h} } + n \ mu _ {\mathrm {e} } } = p\m frac { p\m { p\m { p\m { p } { h} } } } } } {{{{\mathrm {h} } } }

또는 동등하게

R_{\mathrm {H} = snfrac {p-nb^{2}} {e(p+nb)^{2}}

와 함께

b=mu frac {\mathrm {e}}}{\mu _{\mathrm {h}}}}}.

여기

서 n은

전자농도

,

p공농도 e

,

μ전자이동

도_h, μ공이동도,

e

는 소전하이다.

대규모 적용 필드의 경우 단일 캐리어 타입의 표현과 유사한 단순한 표현식이 유지됩니다.

별의 형성과의 관계

비록 자기장이 별의 형성에 중요한 역할을 한다는 것은 잘 알려져 있지만, 연구^[16]^[17]^[18] 모델들은 홀 확산이 원시성을 형성하는 중력 붕괴의 역학에 결정적으로 영향을 미친다는 것을 보여준다.

양자 홀 효과

MOSFET에서 생성 가능한 2차원 전자계에 대해서는 큰 자기장 강도와 저온의 존재 하에서 홀 전도율 $θ$ 가 양자 홀 전이를 거쳐 양자화된 값을 취하는 양자 홀 효과를 관찰할 수 있다.

스핀 홀 효과

스핀 홀 효과는 전류 전달 검체의 측면 경계에 스핀 축적으로 구성됩니다.자기장은 필요 없습니다.그것은 미하일 댜코노프와 V에 의해 예견되었다. I. Perel은 1971년에 실온뿐만 아니라 반도체와 금속 모두에서 30년 이상 후에 극저온에서 실험적으로 관찰되었다.

양자 스핀 홀 효과

강력한 스핀-오빗 결합을 가진 텔루화 수은 2차원 양자 웰의 경우,^[19] 0 자기장에서 저온에서 양자 스핀 홀 효과가 2007년에 관찰되었다.

변칙 홀 효과

강자성 재료(및 자기장의 상사성 재료)에서 홀 저항률은 물질의 자화에 직접 의존하는 비정상적인 홀 효과(또는 특별한 홀 효과)로 알려진 추가 기여도를 포함하고 있으며, 보통 홀 효과보다 훨씬 큽니다(이 효과는 n이라는 점에 유의하십시오).총 자기장에 대한 자화의 기여가 원인입니다.)예를 들어 니켈의 경우 비정상적인 홀 계수는 퀴리 온도 근처의 일반적인 홀 계수보다 약 100배 크지만 매우 낮은 ^[20]온도에서는 비슷합니다.비록 잘 알려진 현상이지만, 다양한 재료에서 그 기원에 대해서는 여전히 논란이 있다.비정상적인 홀 효과는 전하 캐리어의 스핀 의존 산란으로 인한 외인성(장애 관련) 효과이거나 결정 운동량 공간(k-공간)^[21]의 베리 위상 효과로 설명할 수 있는 내적 효과일 수 있습니다.

이온화 가스의 홀 효과

이온화 가스(플라스마)의 홀 효과는 고체의 홀 효과와 유의하게 다릅니다(이 경우 홀 매개 변수는 항상 단일성보다 훨씬 작습니다).플라즈마에서 Hall 파라미터는 임의의 값을 취할 수 있습니다.플라즈마에서 Hall 파라미터 $β$ 는 전자자이로주파수 $δ$ 와_e 전자중량입자충돌주파수 $δ$ 의 비율입니다.

{\displaystyle\mathrm {e}}}{\nu}}=mfrac {eB}{m_{\mathrm {e}}}

어디에

$e$ 는 기본 전하(약 1.6×10⁻¹⁹ C)입니다.
B는 자기장(테슬라 단위)입니다.
$m$ 은_e 전자 질량(약 9.1×10⁻³¹ kg)입니다.

Hall 파라미터 값은 자기장 강도에 따라 증가합니다.

물리적으로, 전자의 궤적은 로렌츠 힘에 의해 구부러진다.그럼에도 불구하고 홀 매개변수가 낮으면 무거운 입자(중립자 또는 이온)와 만나는 두 가지 사이의 움직임은 거의 선형입니다.그러나 Hall 파라미터가 높으면 전자 이동이 매우 커집니다.전류 밀도 벡터 $J$ 는 더 이상 전계 벡터 $E$ 와 동일선상에 있지 않습니다.두 $벡터$ $J$ 와 E는 홀 각도 $θ$ 를 만들며, 홀 파라미터도 다음과 같습니다.

(\displaystyle\tan=\theta).}

적용들

홀 프로브는 자기장을 측정하거나 자속 누출 원리를 사용하여 재료(배관 또는 파이프라인 등)를 검사하는 자기계로 자주 사용됩니다.

홀 효과 장치는 매우 낮은 신호 레벨을 생성하므로 증폭이 필요합니다.20세기 전반의 진공관 앰프는 실험실 기구에 적합했지만, 일상적인 용도로는 너무 비싸고, 전력 소모적이며, 신뢰성이 낮았습니다.저비용 집적회로의 개발로 홀 효과 센서가 대량 적용에 적합하게 되었습니다.현재 홀 효과 센서로 판매되는 많은 장치에는 실제로 위에서 설명한 센서와 고이득 집적회로(IC) 앰프가 모두 단일 패키지에 포함되어 있습니다.최근에는 아날로그-디지털 변환기와 I²C(Inter-Integrated Circuit Communication Protocol) IC를 하나의 패키지에 추가하여 마이크로컨트롤러의 I/O 포트에 직접 연결할 수 있게 되었습니다.

다른 방법에 비해 장점

홀 효과 장치(적절하게 포장된 경우)는 먼지, 먼지, 진흙 및 물에 대한 내성을 가집니다.이러한 특성으로 인해 홀 효과 장치는 광학 및 전자기계 감지와 같은 대체 수단보다 위치 감지에 더 적합합니다.

내부 집적 회로 앰프가 있는 홀 효과 전류 센서8 mm 개구부.0 전류 출력 전압은 4~8V 차이를 유지하는 공급 전압 사이의 중간입니다.0이 아닌 전류 응답은 공급 전압에 비례하며 이 특정(25A) 장치의 경우 60암페어에 선형입니다.

전자가 도체를 통과하면 자기장이 생성됩니다.따라서 비접촉 전류 센서를 생성할 수 있습니다.디바이스에는 3개의 단자가 있습니다.센서 전압이 두 단자에 인가되고 세 번째 단자는 감지되는 전류에 비례하는 전압을 제공합니다.여기에는 몇 가지 장점이 있습니다. 즉, 기본 회로에 추가 저항(가장 일반적인 전류 감지 방법에 필요한 션트)을 삽입할 필요가 없습니다.또, 검출하는 라인에 존재하는 전압이 센서에 전달되지 않기 때문에, 계측기의 안전성이 향상된다.

다른 방법과 비교한 단점

환경에서( 다른 배선이 같은)제고하거나 그 홀 프로브에 대한 탐지 결과를 부정확한 렌더링 하는 분야를 떨어뜨릴 수 있다는 자기 선속.

는 방법 전자 시스템 내에서 덤불이 없는 직류 모터 등 기계적 위치를 측정하기 위해,(1)는 홀 효과 포함하면(2)광학 위치 encoder(예:와 점진적 절대 인코더)과(3)유도 전압으로 움직이는 양의 금속 핵심 삽입한 변압기.언제 홀photo-sensitive 방법에 비해, 홀과 함께 절대적인 자리에 오르기가 더 어렵다.홀 발견 또한 자기장 벗어날 민감하다.[표창 필요한]

최신 어플리케이션

홀 효과 센서를 쉽게 다른 제조 업체를 통해 다양한 센서에서 그러한(자전거 바퀴들 gear-teeth, 자동차 speedometers, 전자 점화 장치), 유체의 흐름 센서, 전류 센서 및 압력 센서 속도 센서 회전으로 사용될 수 있는 이용할 수 있다.어디고 비접촉식 강력한 스위치 또는 전위차계 필요하다 일반적인 애플리케이션은 종종 발견된다.이:전기 airsoft 총, 전공 페인트볼 총의 트리거,go-cart 속도 제어 장치, 스마트 폰과 위치 추적 시스템을 포함한다.

페라이트 트로이드 홀 효과 전류 변환기

다이어그램 홀 전류 변환기의 페라이트 고리로 통합하였다.

홀센서 쉽게, 지구의 등, 그래서 그들은 잘 전자 컴퍼스로 일하고 있지만 이 또한 이런 길 잃은 분야 작은 자기장의 정확한 측정을 방해할 수 있다는 것을 의미해 표유 자기장 탐지 할 수 있다.이 문제를 해결하려면, 홀 센서는 일종의 자기 실드와 함께 통합 있다.예를 들어, 홀 센서가 페라이트 고리로(표시되)100또는 더 나은(로 외부 자기장이 반지를 가로질러, 잔류 자속을 취소하다.)의 요인에 의하여 길 잃은 분야의 탐지를 감소시킬 수 있는 통합하였다.이 설정은 또한 신호 대 잡음비의 제고와 빈 홀 소자의 20번의 유동 효과를 줍니다.

적절한 배선을 통해 특정 피드스루 센서의 범위를 위아래로 확장할 수 있습니다.낮은 전류로 범위를 확장하기 위해 통전 와이어를 개구부를 통해 여러 번 회전시킬 수 있습니다. 각 회전은 센서 출력에 동일한 양을 더합니다. 센서를 프린트 회로 기판에 장착하면 기판의 스테이플러로 회전을 수행할 수 있습니다.범위를 더 높은 전류로 확장하려면 전류 분배기를 사용할 수 있습니다.분배기는 폭이 서로 다른 두 와이어에 전류를 분배하고 얇은 와이어가 전체 전류의 더 작은 비율을 전달하여 센서를 통과합니다.

다중 '회전' 및 해당 전달 기능.

분할 링 클램프 온 센서

링 센서의 변형은 스플릿 센서를 사용하며, 스플릿 센서는 라인에 고정되어 있어 장치를 임시 테스트 장비에서 사용할 수 있습니다.상시 설치 시 스플릿 센서를 사용하면 기존 회로를 분해하지 않고도 전류를 테스트할 수 있습니다.

아날로그 곱셈

출력은 인가된 자기장과 인가된 센서 전압 모두에 비례합니다.솔레노이드에 의해 자기장이 인가될 경우 센서 출력은 솔레노이드를 통과하는 전류의 곱과 센서 전압에 비례합니다.연산이 필요한 대부분의 애플리케이션은 이제 소형 디지털 컴퓨터에 의해 수행되므로, 남은 유용한 애플리케이션은 전원 감지입니다. 전원 감지에서는 전류 감지와 단일 홀 효과 장치의 전압 감지를 결합합니다.

전력 측정

부하에 공급되는 전류를 감지하고 장치의 인가 전압을 센서 전압으로 사용함으로써 장치가 방산하는 전력을 확인할 수 있습니다.

위치 및 동작 감지

모션 감지 및 모션 제한 스위치에 사용되는 홀 효과 장치는 극한 환경에서 향상된 신뢰성을 제공할 수 있습니다.센서나 자석 내부에 움직이는 부품이 없기 때문에 기존의 전기 기계식 스위치에 비해 일반적인 수명이 향상되었습니다.또한 센서 및 자석은 적절한 보호재료에 봉입되어 있어도 된다.이 애플리케이션은 브러시리스 DC 모터에 사용됩니다.

홀 효과 센서는 자화된 지시등 바늘이 있는 기계식 게이지에 부착되어 있어 기계식 지시등 바늘의 물리적 위치 또는 방향을 전자 지시등, 제어 장치 ^[22]또는 통신 장치에서 사용할 수 있는 전기 신호로 변환할 수 있습니다.

자동차 점화 및 연료 분사

점화 타이밍(및 분사 펄스 타이밍, 속도 감지 등을 위한 일부 크랭크 및 캠축 위치 센서)에 일반적으로 사용되는 홀 효과 센서는 이전의 자동차 용도에 사용된 기계적 차단기 지점을 직접 대체하는 데 사용됩니다.다양한 디스트리뷰터 유형에서 점화 타이밍 장치로 사용되는 방법은 다음과 같습니다. 고정 영구 자석과 반도체 홀 효과 칩이 공극으로 분리된 상태로 나란히 장착되어 홀 효과 센서를 형성합니다.창 및/또는 탭으로 이루어진 금속로터를 축에 장착하고 축 회전 중에 창 및/또는 탭이 영구자석과 반도체 홀칩 사이의 공극을 통과하도록 배치한다.이렇게 하면 탭 또는 윈도우가 홀 센서를 통과하는지 여부에 따라 홀 칩이 효과적으로 보호되고 영구 자석 영역에 노출됩니다.점화 타이밍을 위해 금속 로터에는 엔진 실린더 수와 일치하는 다수의 동일한 크기의 탭 및/또는 윈도우가 있습니다(#1 실린더 탭은 엔진 컨트롤 유닛이 식별할 수 있도록 항상 고유합니다).그러면 켜짐/꺼짐(차폐 및 노출) 시간이 동일하므로 균일한 사각파 출력이 생성됩니다.이 신호는 엔진 컴퓨터 또는 ECU에서 점화 타이밍을 제어하는 데 사용됩니다.많은 자동차 홀 효과 센서에는 내부 NPN 트랜지스터와 오픈 컬렉터 및 접지된 이미터가 내장되어 있습니다. 즉, 홀 센서 신호 출력 와이어에서 전압이 생성되는 대신 트랜지스터가 켜져 신호 출력 와이어를 통해 접지 측 회로를 제공합니다.

휠 회전 감지

휠 회전 감지는 ABS에서 특히 유용합니다.이러한 시스템의 원리는 미끄럼 방지 기능 이상의 기능을 제공하도록 확장 및 개선되었으며, 이제 차량 핸들링 기능이 확장되었습니다.

전기 모터 제어

일부 유형의 브러시리스 DC 전기 모터는 홀 효과 센서를 사용하여 로터의 위치를 감지하고 이 정보를 모터 컨트롤러에 제공합니다.이를 통해 보다 정밀한 모터 제어가 가능합니다.

산업용 응용 프로그램

홀 효과 감지의 응용 분야는 산업 분야로도 확대되었으며, 현재는 홀 효과 조이스틱을 사용하여 유압 밸브를 제어하고 기존의 기계식 레버를 비접촉 감지로 대체하고 있습니다.이러한 적용에는 광산 트럭, 백호 로더, 크레인, 굴착기, 가위 리프트 등이 포함된다.

우주선 추진

홀 효과 스러스터(HET)는 우주선이 궤도에 진입한 후 또는 우주로 더 멀리 떨어진 곳으로 이동하기 위해 사용되는 장치이다.HET에서는 원자가 전장에 의해 이온화되고 가속된다.스러스터 위의 자석에 의해 확립된 방사형 자기장은 홀 효과로 인해 궤도를 돌고 전계를 생성하는 전자를 포착하기 위해 사용됩니다.중성추진제가 공급되는 스러스터의 끝부분과 전자가 발생하는 부분 사이에는 큰 전위가 형성되기 때문에 자기장에 갇힌 전자는 낮은 전위로 떨어질 수 없다.그러므로 그들은 매우 에너지가 넘치고, 이것은 중성 원자를 이온화할 수 있다는 것을 의미한다.중성 추진제는 챔버 안으로 펌핑되고 갇힌 전자에 의해 이온화됩니다.그런 다음 정이온과 전자가 준중성 플라즈마로 스러스터에서 방출되어 추력을 생성합니다.생성되는 추력은 매우 작으며 질량 유량이 매우 낮고 유효 배기 속도/비적 임펄스가 매우 높습니다.이는 수백 밀리뉴톤의 추력에 대해 4KW 정도의 매우 높은 전력 요건을 희생하여 달성됩니다.

코르비노 효과

Corbino 디스크 – 점선 곡선은 편향된 전�

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