SENSORI DI SEGNALI MAGNETICI I sensori di campo magnetico si basano quasi esclusivamente sull’effetto Hall (Edwin Hall, 1879): un campo magnetico trasversale rispetto ad un conduttore attraversato da una corrente determina nel conduttore la nascita di un campo elettrico diretto perpendicolarmente al campo magnetico ed alla corrente. All’origine dell’effetto c’e’ la forza di Lorentz. L’effetto Hall è molto forte nei semiconduttori perché è legato con proporzionalità inversa al numero di portatori disponibili nel materiale. Inoltre esso è maggiore nei semiconduttori in cui i portatori sono dotati di elevata mobilità. Fra i semiconduttori maggiormente studiati ed utilizzati ci sono: Si, Ge, GaAs, InAs, InSb. EFFETTO HALL NEI CONDUTTORI Gli elettroni, sottoposti ad una forza F diretta lungo y, si spostano verso un lato del conduttore. Ciò determina la nascita di un campo elettrico EH . All’equilibrio F=qEH F = − q(v x × Bz ) ⇒ E H = v x Bz J x Bz La densità di corrente vale: J x = −qnv x da cui: EH = − nq I x Bz J x Bz wt ⇒ VH = − = RH I x Bz EH w = − qnt nq t t 1 costante di Hall RH = − qn EFFETTO HALL NEI SEMICONDUTTORI Nei semiconduttori sono presenti elettroni e lacune. In modo analogo a quanto ricavato per i conduttori, e tenendo presente che: vn = − µ n E x si ottiene: RH = ( v p = µ p Ex pµ − nµ 2 p 2 n q pµ p + nµ n ) 2 per semiconduttori di tipo p: 1 RH = qp per semiconduttori di tipo n: 1 RH = − qn per semiconduttori intrinseci si ricava: RH = µ p − µn ( qni µ p + µ n in conseguenza del diverso valore delle mobilità di elettroni e lacune, RH sarà massimo per una data concentrazione di drogante. ) che si annulla se µ p = µn uso di un sensore di Hall per misure senza contatto di correnti elettriche varie geometrie per sensori di Hall sensore di Hall integrato in un IC in silicio