2121403509

116

1842

Rys Z.J. Efekty magnetyczne wykorzystane w budowie przetworników pomiarowych pola magnetycznego - pola zaciemnione

Fig. Z. /. Magnetic affects used in designing magneticfield measuring transformers -darkened fields

Do zastosowań pomiarowych pola magnetycznego na pierwszym miejscu (historycznie) zaliczyć należy efekt Thomsona. Efekt Thomsona wprowadza z kolei w grupę przetworników opartych na związkach galwanomagnctycznych w materiałach. Do najważniejszych zaliczyć można efekt magnctorczystancji Thomsona oraz. efekt llalla.

Podstawą tych efektów jest działanie siły Lorentza na nośniki poruszające się w polu magnetycznym. Zjawiska te obejmują efekty elektryczne i cieplne, występujące w przewodniku lub półprzewodniku przewodzącym prąd i umieszczonym w polu magnetycznym.

Jeżeli przez próbkę umieszczoną w polu magnetycznym H_t jak na rysunku Z.2 płynie prąd J„ występują wówczas następujące zjawiska:

-    Halla - powstanie pola elektrycznego w kierunku osi y, E_y^RJ\Hz, gdzie R to współczynnik Halla,

-    Etlingshausena (poprzeczne zjawisko galwanotermomagnctycznc) - powstawanie gradientu temperatury w kierunku osi y dTldy = PJJf gdzie P - współczynnik Ettinghausena,

-    Gaussa - magnetooporowe - zmiana rezystywności (gaussotron),

-    Nemsta (podłużne zjawisko galwanotermomagnetyczne) - powstawanie gradientu temperatury wzdłuż osi x.

J

Rys. 7.2. Przewodnik w polu elektrycznym i magnetycznym Fig. Z. 2. Conductor in electrical and magnetic field

Zjawiska tc występują zarówno w metalach, jak i w półprzewodnikach, jednak z różnym nasileniem. Efekt Thomsona odkryły dla żelaza i niklu jest elementem odkrytego później zjawiska galwanomagnctycznego dla półprzewodników. Poprzeczne napięcie Halla, jakie powstaje w metalach krystalicznych, jest bardzo małe ze względu na dużą gęstość nośników prądu elektrycznego. Większy efekt występuje w materiałach krystalicznych magnetycznych.

Efekt Halla jest spowodowany oddziaływaniem spin-orbita spolaryzowanych elektronów przewodnictwa. Spontaniczna rczystywność Halla opisana jest wzorem [2]:

p\w ° C-fT-Mt “Rt Jg,    (I)

gdzie: C- stała niezależna od temperatury,

p- rezystywność elektryczna materiału.

J_t- składowa normalna magnetyzacji,

R_% stała spontanicznego efektu 1 lalla.

Spontaniczna rezystywność Halla osiąga wartość maksymalną w stanie maksymalnego nasycenia próbki, kiedy magnetyzacja ma kierunek prostopadły do kierunku prądu płynącego przez rozpatrywaną warstwę. Rezystywność Halla jest zależna od temperatury i opisana jest zależnością fenomenologiczną [2]:

PndTtfbHrH+RtJłJ)*    <²>

gdzie: Ra stała zwyczajnego efektu Halla.

/?, - stała spontanicznego efektu Halla.

Stała Ra jest odpowiedzialna za efekty magnetorezystancyjnc w metalach.

W pracy stosowano do pomiarów pola magnetycznego przetworniki magnetorezystan-cyjne i hallotrony.

Literatura

1.    Boli R. Scnsors. comprehcnsive survcy - Introduction. VACUUMSCHELCE. GmbH. F.dited by VCH Vcrlagsgesellschaft GmbH FRG 1990. pp. 3-8.

2.    Maksymowicz L.J., Stobiecki T., Wenda J.: Metody wytwarzania i własności magnetyczne warstw amorficznych. Materiały I krajowego seminarium na temat magnetycznych materiałów amorficznych. 27 września. Warszawa 1983, pp. 133 146.

3.    Overshott K. J.: Sensors. A comprehensive survey - Physicat Principles, Bnghton Polytechnic UK. Editcd by VCH Vcrlagsgesellschaft GmbH FRG. 1990, pp. 35-42.