1 / 46

Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği

Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği. Elektromanyetik Dalga Kuramı Ödevi Hazırlayanlar: Ali AVUNDUK 00220513 Turan ARSLAN 00220518. HALL GENERATÖRÜ İLE ÖLÇÜLER ÖLÇÜLER HALL JENERATÖRÜ İLE MAGNETİK ALAN ŞİDDETİNİN ÖLÇÜLMESİ

aimee-wells
Download Presentation

Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Fırat Üniversitesi Mühendislik FakültesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Elektromanyetik Dalga Kuramı Ödevi Hazırlayanlar: Ali AVUNDUK 00220513 Turan ARSLAN 00220518

  2. HALL GENERATÖRÜ İLE ÖLÇÜLER ÖLÇÜLER HALL JENERATÖRÜ İLE MAGNETİK ALAN ŞİDDETİNİN ÖLÇÜLMESİ HALL ETKİ ÜZERİNE BİLGİLER HALL VOLTAJI HALL PROBU HALL ETKİSİ İÇİNDE Kİ ŞARJ TAŞIYICILARI Ana Sayfa

  3. HALL SWİTCH • DİFERANSİYEL HALL SWITCH • İKİ TELLİ HALL SWITCH Ana Sayfa

  4. SENSÖRLER • SENSÖRLERİN GÖRÜNÜŞÜ • ANAHTAR KİLİTLEMELİ SENSÖRLER • BİPOLAR SWİTCH SENSÖRLER • UNİPOLAR SWİTCH SENSÖRLER • LİNEER SENSÖRLER Ana Sayfa

  5. VAN DER PAUW TEKNİĞİ • KESİRLİ QUANTUM HALL ETKİSİ

  6. HALL GENERATÖRÜ İLE ÖLÇÜLER KONU: Hall Generatörü İle Bir Yarı İletkenin; • etkenlik tipinin ;yük taşıyıcı konsantrasyonunun tayini • b)magnetik alan şiddetinin ölçülmesi Hall olayı (+q) ve (-q) gibi yük taşıyıcısının varlığını ortaya, koyduğu gibi, bunların konsantrasyonlarını bulmaya da imkan verir. Ana Sayfa

  7. DENGE ŞARTI • elektronların v hızını veren bağıntı v = I / n e s=I / n e d h olur. Hall voltajı için : Vh = v B h= (I / n e d h) B h Vh = (1 / n e) * (I B / d) Vh = Rh* (I B / d) Ana Sayfa

  8. DENGE ŞARTI evB=eE Hall elektrik alanı: Eh=vB • Hall voltajı : Vh=Eh*h=v B h Vh=v B h • Akım şiddeti : I = n e v s (n:birim hacimdeki elektron sayısı ; e:elektronun yükü; v:elektronun ortalama hızı; S:akım geçen iletkenin kesiti.) Ana Sayfa

  9. ÖLÇÜLER • Mıknatısın magnetik alanının ve kontrol akımının yönüne göre Hall generatörünün pozitif ve negatif kutuplarını tayin ettikten sonra bir milivoltmetreyi bu kutuplar arasına uygun fazda bağlayınız. • Hall generatörünü teşkil eden yarı iletkenin boyutları 2*1*0.1 cm ‘dir. • Ölçü değerlerine göre Vh = f( I ) eğrisi çizilebilir. Ana Sayfa

  10. ÖLÇÜLER N-tip ve P-tip yarı iletkenden yapılmış Hall jeneratörü ile ölçüler. • Hall generatöründen geçirilecek I kontrol akımını düzenlemek üzere Şekil. 8.2’de görülen devreyi kurarız. Ana Sayfa

  11. Kullanılan Malzemeler • 2 Hall jeneratörü (N-tip ve P-tip) milivoltmetre • (0 – 600 mV) ampermetre • (0 -6 ) Elektromıknatıs (N=500 sarımlı iki bobin ve demir çekirdekle hazırlanmıştır.) • Reosta • DC kaynak 1.5 volt • DC kaynak 10 volt Ana Sayfa

  12. b) Bilinmeyen bir B magnetik indüksiyonu ölçülmek istenirse; Vh = f ( B ) eğrisini çizdiğiniz Hall generatöründen yine I = 30 mA kontrol akımı geçirerek, ölçülmesi istenen B magnetik indüksiyonunu ölçebiliriz. Ana Sayfa

  13. Ölçü değerlerine göre Vh=f ( B ) eğrisini çizebiliriz. Ana Sayfa

  14. HALL JENERATÖRÜ İLE MAGNETİK ALAN ŞİDDETİNİNÖLÇÜLMESİ • Mıknatıslayıcı akımın fonksiyonu olarak Hall voltajının değişimini inceleyeceğiz. Hall jeneratörünü aşağıdaki şekildeki gibi bir elektromıknatısın kutupları arasına yerleştiririz Kontrol akımını I = 30 mA’de sabit tutarız I=30 mA (Kontrol akımında) ;B=3000 gauss alınarak ; Vh’ın farklı değerlerini bulabiliriz. Ana Sayfa

  15. S ik=σik(0)+Biklm Hl Hm Akım yoğunluğu terimi ile E; Ei=(1/σ)ik.jk Ei=Pikjk+(j x b)i, (22.10) Tensör Pik ve vektör b Sik ve a ile aynı niteliğe sahiptir. Pik ,Pxx=Pyy ve Pzz Ex=P┴ Jx , Ey = -bjx, Ex = P2 Jz +RH x J +β (H.H)j +β2(J.H)H ‘tır. Ana Sayfa

  16. 22.1’in takibinden S ik(H) = S ki(-H),=S ik(-H) aik(H) =aki(-H)=-aik(-H) ax=ayz , ay = -axz, az = axy Ji=σikEk=S ikEk+(E x a) j.E = S ik Ei Ek ai = αik Hk Ana Sayfa

  17. HALL ETKİ ÜZERİNE BİLGİLER • Bir iletken olmasına rağmen harici bir magnetik alan H içindedir. • Bağlantıları arasında akım yoğunluğu vardır.Elektrik alan bu haliyle tekrar verilirse Ji = σik*Eik σik tensörünün iletkendeki parçacıkları H’ın işlevleridir. σik(H) = σki(-H) (22.1) σik = S ik+aik S ik(H) = S ki(H), aik(H)=-aki(H) Ana Sayfa

  18. HALL ETKİSİ ÖZETİ • Bir elektrik akım akışı iletken aracılığıyla bir magnetik alan içindeyse , magnetik alanın çabasıyla ve enine kuvvetin de tesiriyle şarj edilen taşıyıcılar hareket eder.Üretilen voltaj iletkenin iki yanı arasındadır. Bu ölçümün varlığını E.H. Hall’un 1879’da ki buluşundan sonra Hall Etkisi varsayıldı. Ana Sayfa

  19. HALL VOLTAJI Magnetik kuvvet Fm = e Vd B • Vd : Süratle sürüklenen şarjdır I = n e A Vd • n: şarj taşıyıcılarının yoğunluğudur Fm = (e l B) / (n e A) Vh = (I.B) / (n e d) Ana Sayfa

  20. HALL PROBU • Ölçülen geniş bir magnetik alanda düzenli olarak Tesla sık sık Hall etkisinde kullanıldı. • Bazen ‘d’ kalınlığında bir ince ‘Cu’ film 10 mikrometreler üzerinde bir Hall Probu yerine kullanılmıştır • Sargı taşıyıcı yoğunluğu çekicisinde n = 8.47*10 Ana Sayfa

  21. ŞARJ TAŞIYICILARI • Hall etkisi bir iletken fenomeninde ki fark için fark taşıyıcılarıdır • Çok yaygın elektriksel uygulamalarda geleneksel akım kısmen kullanılır. • Yarı iletken içinde iletkende detaylı çalışmalarda kullanılmaktadır • Gösterilen şarj taşıyıcıları şimdi taşınmamaktadır. Bunun sebebi magnetik alandır. Ana Sayfa

  22. SENSÖRLERİN GÖRÜNÜŞÜ VE SİSTEMSOLÜSYONLARI • E.H. Hall’ün buluşundan sonra Hall etkisi ismiyle anılan fiziksel prensip Hall sensör işlevinin temelidir. • Hall etkisi daha çok yarı iletkenlerde çok görülmektedir. • Yarı iletken materyallerle bir küçük plaka yapımında Hall elementi daha uygun görülmektedir. Ana Sayfa

  23. Hall etki yarı iletken tabakada , Hall voltage oluşumu etkisiyle harici magnetik alan akımın yönünde dikey hareket etmektedir. • Micronas ile yapılan Hall sensörü için Hall element ile değerlendirilen devre tek silikon chip’i üzerinde toplanmıştır. • CMOS Hall sensörleri Micronas’la yapılır ve SMD paketi halindedir. Ana Sayfa

  24. Magnetik flux kompanentleri chip’e dikeydir. • Yüzeyi ölçebilir.(Yön belirtmede kullanılır.) Hall tabakası ile akım terminali ve tıkacın açılması süresince kristalyüzey üzerinde Hall voltajı ayarlanır. • Farklı tip hall sensörleri sinyal çıkış tarzına göre ayırt edilir. Ana Sayfa

  25. Micronas Sensör Ailesi Ana Sayfa

  26. HALL SWITCH • Standart Hall switch’i tek bir Hall tabakasına sahiptir ve yanıt verilen tam değer magnetik alanın dikeyinde ki tabakadır. • Hall switch’de magnetik switch noktaları Bon veya (Bop)’tur ve Boff veya (Brpn) olarak karakterize edilir. • Eğer magnetik değişken Bon’u aşarsa transistör çıkışı switch on konumundadır; ters aşağı doğru olursa Boff’tur. Ana Sayfa

  27. Switch noktalarının tanımı SENSÖRLERİN GÖRÜNÜŞÜ VE SİSTEM SOLÜSYONLARI Ana Sayfa

  28. HALL SWITCH • Hall switchler (switch sensörler) , switch noktalarında karşılaştırmalı toplayıcı özelliğine sahiptir • Digital çıkışı vardır ki bu da farklı logic sistemlere adapte olmayı sağlar. • Bütün Hall switch’leri transistorün bir açık drain ucunu kapsar. • Transistor ün çıkışında drain ucunun açık olması bütün hall switchlerini kapsar. Harici bir resistörle voltaj tedarik edilir Ana Sayfa

  29. ANAHTAR KİLİTLEMELİ SENSÖRLER • Çıkışın düşmesi nedeniyle paketin magnetik güney kutbuna damga vurulur. • Çıkışın yüksek olması nedeniyle magnetik kuzey kutbu tarafına damga vurulur. • Magnetik alan kaldırılsa bile çıkış değişmemektedir. • Çıkış durumunun değişmesi için zıt magnetik alan polaritesi uygulanmalıdır. Ana Sayfa

  30. BİPOLAR SWITCH SENSÖRLER • Çıkış aşağı çevrildiğinde magnetik güney kutbu tarafına damga vurulur. • Çıkış yukarıya çevrildiğinde de magnetik kuzey kutbu tarafına damga vurulur. Ana Sayfa

  31. UNİPOLAR SWITCH SENSÖRLER • Çıkış aşağıya çevrilirse paketin magnetik güney kutbuna damga vurulur ve yukarıya çevrilirse eğer magnetik alan taşınımı olur. • Sensör magnetik kuzey kutbu tarafına damga vurulmasına yanıt vermez. Unipolar Switch sensörlerin davranışı Ana Sayfa

  32. UNİPOLAR SWITCH SENSÖRLERLE TERSYÜZ EDİLEN ÇIKIŞ • Çıkış yukarıya çevrilirse paketin magnetik güney kutbu tarafına damga vurulur ve magnetik alan aşağı çevrilerek taşınır. • Çıkış aşağıda kalırsa magnetik kuzey kutbuna damga vurulur. Ana Sayfa

  33. DİFERANSİYEL HALL SWITCH • Diferansiyel Hall switchleri iki Hall tabakası kapsar. • Çıkış transistörlerinin switchleri akkord edilebilen farklı magnetik değişken B = B2 – B1 tabakaları arasındadır. • Çıkış transistörü fark değerini aşabilir ki buna Bon denir. Ve switch off’tayken fark düşerse Boff’tur. Ana Sayfa

  34. İKİ TELLİ HALL SWITCH • Burada ki switch’lere çıkış sinyali aracılığıyla akımın tüketimi şart koşulur • Onların kullandığı dahili akım kaynağıdır ki bu da switch üzerindedir • Hall tabaka magnetik alan üzerine bağlantılıdır. Ana Sayfa

  35. Lineer Hall sensörleriyle bir analog çıkış voltajı oluşturulur Hall tabaka içinde ki dikme magnetik değişkenle orantılıdır LİNEER SENSÖRLER Lineer Hall sensörü karakteristiği Magnetik alan olmadan çıkış voltajı Voq (B = 0mT) Hassaslık oranı Vout / B’dir. Ana Sayfa

  36. DENGELENME (OFFSET) ‘İN ÖNEMİ Hall etkisi yanında diğer voltaj oluşum etkilerinin numaraları bulunur (mekaniksel paket voltajı ) Hall voltajının bir offset değerinde oluşturulur ve bu yüzden zayıflama sensörlerle tam olarak ölçülür. Aktif ofset değeri (chopper prensibiyle) Micronas birinci zamanı için akımın yönünde uygulanır. Ana Sayfa

  37. DENGELENME (OFFSET) ‘İN ÖNEMİ Micronas CMOS Hall sensörlerinde ,sensör sistemleri bir tek chip ile tamamlanır. Bölüm bölüm ayrılan asıl Hall elementinden, bütün devre için bütünleştirilmiş bir sinyal uygulanır Ana Sayfa

  38. VAN DER PAUW TEKNİĞİ • Zayıf tabaka modeli kapsıyor. • Dört tane çok küçük omik temas yeri çevre plakalar üzerinde (tercihen köşelerde) bulunmaktadır. • Dikdörtgen şeklinde ki bir Van der pauw konfigürasyonu Figür2’de gösterilmektedir. Ana Sayfa

  39. VAN DER PAUW TEKNİĞİ • Tarafsız direnç ölçümü ile Rs resistans tabakası belirlenir. • Van der Pow’da aktüel iki resistans karakteristiği Ra ve Rb ile gösterilmektedir. • exp(-pRA/RS) + exp(-pRB/RS) = 1 • Hacim hesaplarında elektriksel resistivite ľ =Rs*d’dir. Ana Sayfa

  40. VAN DER PAUW TEKNİĞİ • RA = V43/I12 and RB = V14/I23 Kararlı akım I ve kararlı magnetik alan B düz bir seviyede uygulanır. Şekli modeli figür3’te gösterilmiştir. • Ayrıca Hall ölçümlerinde de kullanılmaktadır. • Ölçümlerde Hall voltajı Vh ve akım I ile içersine geçerken kuvvete karşı gelen çift kontak 1 ve 3’tür. Ve Hall voltajı Vh (=V24)’tür. Ana Sayfa

  41. VAN DER PAUW TEKNİĞİ • Karşıdan karşıya ölçülen çift kontakta 2 ve 4 ‘tür. • Böylece tek bir Hall volajı elde edilmiş oldu. Levha taşıyıcıları yoğunluğu ns’tir. • ns = I*B *q *Vh ‘tan hesaplanabilir.I,B ve q değerleri bilinmektedir Ana Sayfa

  42. VAN DER PAUW TEKNİĞİ Ana Sayfa

  43. KESİRLİ QUANTUM HALL ETKİSİ • 1982 yılında bulunmuştur. • (KQHE) hall etkisi meyda-na geldiği zaman landau yüzey kısmı doldurulur

  44. Ana Sayfa

  45. Ana Sayfa

More Related