Sensor

Hall-Effekt-Sensor-Rechner

Berechnen Sie die Hallspannung, den Hall-Koeffizienten und die Empfindlichkeit für Hall-Effekt-Sensoren. Nützlich für Magnetfeldmessung, Stromerfassung und Positionserkennung.

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Formel

V_H = \frac{R_H \cdot I \cdot B}{t}, \quad R_H = \frac{1}{n \cdot e}

V_H— Hall voltage (V)

R_H— Hall coefficient (m³/C)

I— Control current (A)

B— Magnetic flux density (T)

t— Element thickness (m)

n— Charge carrier density (m⁻³)

e— Elementary charge (1.602×10⁻¹⁹) (C)

Wie es funktioniert

Der Hall-Effekt beschreibt die Erzeugung einer Querspannung in einem Leiter oder Halbleiter, wenn ein Magnetfeld senkrecht zum Stromfluss angelegt wird. Dieses Phänomen tritt auf, weil die Lorentzkraft Ladungsträger ablenkt und eine Potentialdifferenz im gesamten Material erzeugt. Der Hall-Koeffizient und die daraus resultierende Hall-Spannung liefern wichtige Einblicke in die Halbleitereigenschaften und Magnetfeldwechselwirkungen.

Bearbeitetes Beispiel

Aufgabe: Berechnen Sie die Hallspannung für einen Halbleiter mit den folgenden Parametern: Trägerdichte n = 2×10¹ cm³, Strom I = 0,1 A, magnetische Flussdichte B = 0,5 T und Materialstärke t = 2 mm Lösung: 1. Berechne den Hall-Koeffizienten: RH = 1/(n · e) = 1/(2×10¹ · 1,602×10) = 3,12×10m³/C 2. Berechne die Hallspannung: VH = (RH · I · B)/t = (3,12×10· 0,1 · 0,5)/(0,002) = 0,0078 V oder 7,8 mV

Praktische Tipps

✓Kalibrieren Sie den Sensor mit bekannten Magnetfeldstärken
✓Berücksichtigen Sie Temperaturkoeffizienten für präzise Messungen
✓Verwenden Sie hochwertige Halbleitermaterialien für konsistente Ergebnisse

Häufige Fehler

✗Vernachlässigung der Variation der Trägerdichte mit der Temperatur
✗Annahme eines gleichmäßigen Magnetfeldes auf der Sensoroberfläche
✗Falsche Umrechnung von Maßeinheiten

Häufig gestellte Fragen

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