Traductoare Hall și Utilizarea lor la Autoturisme

1. Efectul Hall. Consideratii teoretice

Efectul Hall este un efect galvanomagnetic observat pentru prima data de E. H. Hall în 1880. Acest efect consta în aparitia unui camp electric transversal (denumit câmp electric Hall EH ) si a unei diferente de potential intr-un metal sau semiconductor parcurse de un curent electric, atunci cand ele sunt introduse intr-un camp magnetic, perpendicular pe directia curentului.

Se considera cazul unei proba semiconductoare paralelipipedice de dimensiuni a,b, c (fig.1). Câmpul electric Hall apare atunci când proba semiconductoare este plasata întrun câmp de inductie magnetica B si într-un câmp electric exterior de intensitate .

Vectorii formeaza un triedru drept (fig. 1), adica = (E,0,0); = (0, B,0); = (0,0, EH ).

Sub actiunea câmpului electric extern = (E,0,0) prin proba semiconductoare trece

un curent electric de intensitate I. Prin aplicarea pe proba respectiva a câmpului magnetic de

inductie = (0, B,0) între fetele laterale ale probei, pe directie normala pe si (fig. 1),

apare o diferenta de potential UH = VA VB numita tensiune Hall. Tensiunea Hall este determinata de devierea purtatorilor de sarcina electrica ce formeaza curentul prin proba, sub actiunea fortei Lorenz:

unde v este viteza medie de miscare prin proba a purtatorilor de sarcina electrica (sau viteza de drift) sub actiunea câmpului E , iar e este sarcina electrica elementara e=1.6*10-19C [1].

Intensitatea campului electric Hall este:

EH=UH/a.

2. Efectul Hall in sisteme magnetice

In materialele feromagnetice( si cele paramagnetice in camp magnetic), reziztivitatea Hall include o contributie aditionala, cunoscuta ca Efect Hall Anormal( sau Efect Hall neobisnuit), care depinde direct de starea de magnetizare a materialului, si adeseori are o pondere mai mare decat efectul Hall normal.

In ciuda faptului ca este un fenomen recunoscut, exista totusi o discutie legata despre originea sa in diferite materiale. Efectul Hall anormal poate fi ori efect extrinsec datorita dispersiei purtatorilor de sarcina, sau efect intrinsec.

Dispozitivele cu efect Hall produc la iesire un nivel de semnal foarte scazut din aceasta cauza necesita o amplificare. In timp ce pentru instrumentele de laborator amplificatoarele cu tuburi cu vid disponibile in prima parte a secolului 20 erau potrivite, pentru aplicatiile cotidiene acestea erau prea scumpe si mari consumatoare de energie. Senzori cu efect Hall au devenit convenabili pentru productia de masa odata cu deszvoltarea circuitelor integrate ieftine. Multe dispozitive comercializate acum sub denumirea de “Senzori cu efect Hall” sunt de fapt dispozitive care incorporeaza intro singura capsula atat sensorul Hall cat si circuitul integrat cu amplificare mare. Avantajele recente au rezultat prin adaugarea convertoarelor analog-digitale(ADC) si a I2C( Inter-Intergrated circuit communication protocol) pentru conectarea directa la porturile de intrare/iesire a microcontrolerului integrat in capsula.

3. Avantaje

Dispozitivele cu efect Hall xcapsulate corespunzator sunt imune la praf, noroi si umiditate. Aceste caracteristici fac din dispozitivele cu efect Hall mai potrivite pentru aplicatii pentru detectia pozitiei sau a miscarii decat alte metode cum ar fi metoda optica sau electromecanica[2].