Trasduttori ad effetto Hall e magnetoresistori

Trasduttori ad effetto Hall L’effetto Hall Trasduttori (di induzione magnetica) ad effetto Hall Funzionamento Sensibilità Cause di incertezza Magnetoresistori

L’effetto Hall

Effetto Hall

FHall e FCoulòmb

Equilibrio delle forze

Campo elettrico E e tensione di Hall VH

Velocità dei portatori di carica

Velocità dei portatori di carica

Tensione di Hall ed induzione B

Tensione di Hall ed induzione B

Disposizione elettrodi

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

Sensibilità e cause di incertezza Sensibilità: elevata sensibilità Û bassa densità pdc materiale semiconduttore monocristallino e poco drogato Cause di incertezza: la temperatura modifica la densità pdc spessore del semiconduttore allineamento elettrodi

Allineamento elettrodi

Media per tre coppie di elettrodi

14 - 20 euro

L’angolo di Hall ed i magnetoresistori

Mobilità dei portatori di carica v v v E 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” (m) il rapporto fra la velocità dei portatori e la intensità del campo elettrico che tiene in movimento le cariche stesse:

Angolo di Hall B E 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.

Angolo di Hall La traiettoria “macroscopica” delle cariche in movimento è deviata di un angolo qH rispetto alla direzione del campo elettrico principale.

Angolo di Hall In realtà la forza di Hall media è normale alla traiettoria “macroscopica”

Sensibilità

Magnetoresistori

Magnetoresistori

Magnetoresistori

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.

Magnetoresistori Per contrastare l’effetto di accumulo si potrebbe limitare l0 ma: le resistenze sarebbero di piccolo valore, quindi: - piccole variazioni assolute, - problemi di misurazione non trascurabili.

Disco di Corbino Orso Mario Corbino (1876 - 1937)

Orso Mario Corbino (1876 - 1937) Presidente del Consiglio Superiore delle acque e dei Lavori Pubblici nel 1917, Senatore del Regno dal 1920, fu ministro della Pubblica Istruzione nel 1921-1922 (nel governo Bonomi I) e ministro dell'Economia Nazionale nel 1923-1924 (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.

Disco di Corbino

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?

Composito in antimoniuri di indio e nickel Antimoniuro di indio ( In Sb ) semiconduttore ad elevatissima mobilità Antimoniuro di nickel ( Ni Sb ) conduttore

Applicazioni dei magnetoresistori

Applicazioni dei magnetoresistori

Applicazioni dei magnetoresistori

Applicazioni dei magnetoresistori

Applicazioni dei magnetoresistori

Applicazioni dei magnetoresistori

Applicazioni dei magnetoresistori