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Effetto Hall 1 / 49 Trasduttori ad effetto Hall e magnetoresistori.

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Presentazione sul tema: "Effetto Hall 1 / 49 Trasduttori ad effetto Hall e magnetoresistori."— Transcript della presentazione:

1 Effetto Hall 1 / 49 Trasduttori ad effetto Hall e magnetoresistori

2 Effetto Hall 2 / 49 Trasduttori ad effetto Hall L’effetto Hall Trasduttori (di induzione magnetica) ad effetto Hall –Funzionamento –Sensibilità –Cause di incertezza Magnetoresistori –Funzionamento –Sensibilità –Cause di incertezza

3 Effetto Hall 3 / 49 L’effetto Hall

4 Effetto Hall 4 / 49 Effetto Hall

5 Effetto Hall 5 / 49 F Hall e F Coulòmb

6 Effetto Hall 6 / 49 Equilibrio delle forze

7 Effetto Hall 7 / 49 Campo elettrico E e tensione di Hall V H

8 Effetto Hall 8 / 49 Velocità dei portatori di carica

9 Effetto Hall 9 / 49 Velocità dei portatori di carica

10 Effetto Hall 10 / 49 Tensione di Hall ed induzione B

11 Effetto Hall 11 / 49 Tensione di Hall ed induzione B

12 Effetto Hall 12 / 49 Disposizione elettrodi

13 Effetto Hall 13 / 49 Sensibilità Si è visto che la tensione prodotta è data da: Per ottenere elevate sensibilità bisogna agire sul rapporto i / q n s : –s : si realizzano spessori molto piccoli (fino a pochi nm) mediante tecniche avanzate quali lo “sputtering” –q n : si ricorre a semiconduttori a basso drogaggio con portatori dominanti di tipo n –i : si forzano correnti relativamente elevate applicando elevate tensioni alla basetta

14 Effetto Hall 14 / 49 Sensibilità e cause di incertezza Sensibilità: elevata sensibilità  bassa densità pdc –materiale semiconduttore monocristallino e poco drogato Cause di incertezza: –la temperatura modifica la densità pdc –spessore del semiconduttore –allineamento elettrodi

15 Effetto Hall 15 / 49 Allineamento elettrodi ElEl E

16 Effetto Hall 16 / 49 Media per tre coppie di elettrodi

17 Effetto Hall 17 / euro

18 Effetto Hall 18 / 49 L’angolo di Hall ed i magnetoresistori

19 Effetto Hall 19 / 49 Mobilità dei portatori di carica Da un punto di vista macroscopico consideriamo che i portatori di carica, sotto l’effetto del campo elettrico applicato dall’esterno, si muovono di moto rettilineo uniforme e definiamo “mobilità dei portatori di carica” (  ) il rapporto fra la velocità dei portatori e la intensità del campo elettrico che tiene in movimento le cariche stesse: EE v v v

20 Effetto Hall 20 / 49 Angolo di Hall La traiettoria “microscopica” delle cariche in movimento è curvilinea con un raggio di curvatura che risulta diminuire mano a mano che la velocità aumenta. Quando il portatore di carica collide con un atomo si ferma, quindi riprende il suo movimento secondo la direzione del campo elettrico principale. Appena è in movimento ricomincia a risentire dell’azione della forza di Hall che inizia a deviare sempre più la sua traiettoria. B E E

21 Effetto Hall 21 / 49 Angolo di Hall La traiettoria “macroscopica” delle cariche in movimento è deviata di un angolo  H rispetto alla direzione del campo elettrico principale.

22 Effetto Hall 22 / 49 Angolo di Hall In realtà la forza di Hall media è normale alla traiettoria “macroscopica”

23 Effetto Hall 23 / 49 Sensibilità

24 Effetto Hall 24 / 49 Magnetoresistori 0

25 Effetto Hall 25 / 49 Magnetoresistori

26 Effetto Hall 26 / 49 Magnetoresistori

27 Effetto Hall 27 / 49 Magnetoresistori L’accumulo di cariche alla faccia inferiore crea un effetto che contrasta la libera circolazione delle altre cariche in modo analogo a quanto visto con i sensori ad effetto Hall.

28 Effetto Hall 28 / 49 Magnetoresistori le resistenze sarebbero di piccolo valore, quindi: - piccole variazioni assolute, - problemi di misurazione non trascurabili. Per contrastare l’effetto di accumulo si potrebbe limitare l 0 ma:

29 Effetto Hall 29 / 49 Disco di Corbino Orso Mario Corbino ( )

30 Effetto Hall 30 / 49 Orso Mario Corbino ( ) Presidente del Consiglio Superiore delle acque e dei Lavori Pubblici nel 1917, Senatore del Regno dal 1920, fu ministro della Pubblica Istruzione nel (nel governo Bonomi I) e ministro dell'Economia Nazionale nel (chiamato a tale incarico da Mussolini, pur non essendo iscritto al partito fascista). Dopo la morte di Blaserma inoltre ottenne la cattedra dell'Istituto di fisica sperimentale e dell'Istituto di Via Panisperna dal 1918 al 1937.

31 Effetto Hall 31 / 49 Disco di Corbino

32 Effetto Hall 32 / 49 Magnetoresistori La geometria più adatta alla realizzazione di un trasduttore è quella del parallelepipedo già studiato, ma come contrastare l’accumulo di cariche alla faccia inferiore?

33 Effetto Hall 33 / 49 Composito in antimoniuri di indio e nickel Antimoniuro di indio ( In Sb ) semiconduttore ad elevatissima mobilità Antimoniuro di nickel ( Ni Sb ) conduttore

34 Effetto Hall 34 / 49 Applicazioni dei magnetoresistori

35 Effetto Hall 35 / 49 Applicazioni dei magnetoresistori

36 Effetto Hall 36 / 49 Applicazioni dei magnetoresistori

37 Effetto Hall 37 / 49 Applicazioni dei magnetoresistori

38 Effetto Hall 38 / 49 Applicazioni dei magnetoresistori

39 Effetto Hall 39 / 49 Applicazioni dei magnetoresistori

40 Effetto Hall 40 / 49 Applicazioni dei magnetoresistori

41 Effetto Hall 41 / 49

42 Effetto Hall 42 / 49

43 Effetto Hall 43 / 49

44 Effetto Hall 44 / 49

45 Effetto Hall 45 / 49

46 Effetto Hall 46 / 49

47 Effetto Hall 47 / 49


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