Temperature Influence on Hall Sensors Nonlinearity

Page 1

2017

INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE 17-18 November 2017, GABROVO

ВЛИЯНИЕ НА ТЕМПЕРАТУРАТА ВЪРХУ НЕЛИНЕЙНОСТТА НА СЕНЗОРИТЕ НА ХОЛ TEMPERATURE INFLUENCE ON HALL SENSORS NONLINEARITY S. V. Lozanova, L. O. Altunyan, S. A. Noykov, A. J. Ivanov, C. S. Roumenin Institute of Robotics at Bulgarian Academy of Sciences

“Acad. G. Bonchev” Str., Bl.2, Sofia 1113, Bulgaria Email: lozanovasi@abv.bg Abstract The recently experimentally established regularity at Т = 300 К in Hall sensors has been verified again with new samples. The phenomenon is expressed in: 1. linear dependence of the Hall potential upon the respective Hall boundary, which has a reduced by Lorentz force carriers concentration and 2. non-linear potential dependence on the opposite surface, which is with increased electron concentration. A linearization of Hall’s potentials irrespective of the polarity of the magnetic field and supply current has been found at boiling nitrogen temperature T = 77 K. This temperature influence of the mentioned sensor regularity has been interpreted by the magnetically controlled surface current on Hall’s boundaries generated by Lorentz force. Keywords: non-linearity, Hall element, low temperature behavior, magnetically controlled surface current.

ВЪВЕДЕНИЕ Безспорен е фактът, че елементите на Хол са едни от най-добре изучените преобразуватели на неелектрични величини в електронен сигнал. Това се отнася в пълна сила както за теорията на заложения в тях ефект на Хол, така и за конструкциите, схемотехниката, технологиите на производство, интегрирането им в инелигентни сензорни системи и т.н. [1-5]. Неотдавна обаче, няколко изследователи си зададоха въпроси, отговорите на които нарушиха спокойствието в този клас сензори [6]. Достатъчно е да припомним един от тях. Неподвижни ли са или участват във формирането на протичащия ток странично отклонените към една от двете срещуположни страни на класическия правоъгълен сензор на Хол електрони от силата на Лоренц FL в магнитно поле B? Негласно или директно в теорията на явлението се приема, че допълнителните неравновесни токоносители върху Холовите повърхности на структурата са неподвижни. Освен това излишъкът от положителни товари (но не се съобщава за

техния произход) върху съответната срана заедно с отрицателните върху другата генерират полето на Хол EH, компенсиращо силата на Лоренц FL, EH = FL [1]. Разрешаването на тази парадигма доведе до откритието на магнитноуправляемия повърхностен ток is(I0,B) във всички модификации елементи на Хол, възникващ едновременно с полето EH, където I0 е захранващият сензора ток [6-8]. Съществуването на тока is(I0,B) доведе до експерименталното регистриране на друга неизвестна до сега закономерност в сензориката [9]. Тя се заключава в 1. строго линеен от магнитното поле потенциал на Хол върху страната на Хол структурите, от която силата FL отнема токоносителите, независимо от стойността на тока I0 и индукцията В, и 2. нелинеен потенциал върху срещуположната повърхност с повишената концентрация на електроните. С нарастване на тока I0 нелинейността става по-силно изразена и стартира при по-ниски стойности на индукцията В. Новото явление се дължи на магнитноуправляемия повърхностен ток в проводящите материали като нелиней-

Международна научна конференция “УНИТЕХ’17” – Габрово

I-341


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.
Temperature Influence on Hall Sensors Nonlinearity by Levon Altunyan - Issuu