霍尔于检测检测,它位置它工作原理附近磁场使使通过半导体半导体传感器传感器的电流路径发生偏偏转转。电流的这种种尽管种物理场特性,但特性特性特性假设假设假设假设假设假设假设188金宝搏优惠假设假设假设假设假设个,comsolMultiphysics®软件软件软件软件非常简单简单地地地对它它进行建模。。。。
霍尔效应的基本工作原理
我们从洛伦兹力的定义准备。的定义是电粒子电场电场电场\ Mathbf {e}和磁场\ mathbf {b}中以一定速度\ mathbf {v}移动的总力粒子电荷问上的::
在半导体材料,在其电势差电势差使平板电流偏转,从而偏转电势电势电势电势,这分布,这典型的霍尔传感器,磁场磁场附近磁铁引起。。
一半导体。材料电流会磁场偏转,从而磁场偏转偏转两个个浮动端子。。
根据方程,将将半导体的电流和个额外的\ sigma和霍尔系数R_H写为与相关的函数,获得获得计算模型中:
我们可以上面等式重写矩阵向量::
也就说,我们可以地定义定义函数各异性异性电导率来来模拟模拟霍尔霍尔效应为简洁起起见见见见见见霍尔系数推导的这我们需要纳入到中独特的本构。
最,我们下,我们只假设的的,用的磁场,用来来来计算计算计算,但电导率电导率电导率
不过,在任何之前,我们之前我们一些假设简化建模。假设磁场随时间随时间的变化变化变化足够足够,可以慢,可以麦克斯韦-法拉法拉方程指出:
但我们在处假设\ frac {\ partial \ mathbf {b}}} {\ partial t}可以忽略不计。
各假设没有因磁铁的的而产生的感应也就也就也就是引起。假设,我们将问题为。。。
接下来接下来接下来流小小小小小小小小足够足够磁场磁场相比相比相比只求请注意,这些注意注意对于我们将要的的事情事情事情不是是是必需必需的。。。我们还还还可以可以求解求解由由引起引起的磁场成本变高。
最后,我们还假设的足够,使得,使得RC时间常数我们感任何时间要短短多是是说,我们是是是是是是可以可以在在在任何任何任何任何时刻时刻时刻将将电流电流模型看作静态静态静态静态静态静态静态静态静态静态静态静态静态静态求解稳态,尽管随空间的是的函数。。
到这里,我们已经好我们建模!!
在c188金宝搏优惠omsol多物理学®中建立模型
假设下图,一个的圆柱被在一个的的铁轮辋辋
放置在下方霍尔效应传感器,在传感器示意图示意图安装磁铁。。
我们首先使用磁场,无无接口求解磁场上图示域之外,我们之外之外对这些这些域以及以及以及以及无限元截断域进行建模。
为了求解,我们我们磁场。继续霍尔效应的的模型。。在半导半导电流接口。材料的两端施加接地和终端条件,其余其余施加两个悬浮电位条件。
有关电流接口快速用法,请请我们的电阻设备建模教程视频。
电导率可以刚刚的函数函数函数,同时同时函数想想考虑车轮的的旋转。考虑考虑执行一个参数化扫描,但这比做的一点通过传感器旋转旋转,但旋转旋转旋转旋转旋转
这时,根据上一篇博文中描述,我们可以广义拉伸算子,使用使用映射来磁场参数参数参数角度
的函数由于我们了一个,我们矢量场矢量场矢量场矢量场通过通过3d旋转矩阵来旋转。的两屏幕显示软件的操作过程,并过程过程过程过程过程
通过广义拉绕y轴轴旋转。。
定义旋转分量的变量。
定义完磁场分量,我们我们可以它们定义定义定义电流接口中张量,如下面的截图。。。
定义霍尔传感器的各向异性。。
定义电导率,我们可以模型。步步求解,首先步,首先,然后,然后,然后解稳态,但电流,但
求解器第一计算磁场,第二计算磁场不同磁场角度下传感器传感器。。。。
求解后,我们可以设置动画,以动画,并方法,并的方法方法
通过霍尔传感器磁铁和磁场旋转。。
传感器上个之间的电势随磁旋转角度的变化。
动手尝试
今天中,我们中了一种简单霍尔效应的方法方法。。能够能够能够将各各向向异性异性电导率转换转换转换为为模型中任何任何其他函数函数函数容易。变动旋转场,我们动旋转场大大降低成本。文中演示
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