基于Ansys軟件的霍爾元件分析處理：霍爾效應電流傳感器的離子電流測試系統(tǒng)研究

吳慧 劉坤 段虹伶 熊志宏

摘要：隨著經濟科學技術的發(fā)展，霍爾元件正在被越來越多的人研究。通過研究霍爾元件之一的霍爾電流傳感器來系統(tǒng)的改善整個系統(tǒng)的功能參數(shù)，霍爾電流傳感器是研究電流系統(tǒng)的更好方法，它創(chuàng)建了一種電流檢測設備，可以利用霍爾效應精確測量電流，并且得到了廣泛的應用。通過Ansys對人工神經網絡和數(shù)據(jù)融合技術的分析，提出了霍爾電流傳感器。根據(jù)它所受因素的影響，采用多種傳感器對這個個系統(tǒng)進行分析。分析后發(fā)現(xiàn)霍爾元件——霍爾電流傳感器的靈敏度提高了。

關鍵詞：霍爾元件;霍爾效應;電流傳感器;離子電流測試系統(tǒng)

一、霍爾電流傳 感器構成與原理

電流磁場轉換器，驅動電源，信號處理電路和霍爾器件是 組成霍爾電流傳感器的四個部分。 霍爾電流傳感器的工作原理：半導體單晶片一個方向上的 電流施加 I，并且在元件表面垂直于的方向上加具有對應的磁 感應強度為 B 的磁場。在這種情況下，形成了霍爾電場和強度 較高的電場：

式（1）中，B 是霍爾元件的寬度，uh 是電位差，霍爾電 場的出現(xiàn)使電子在磁場力和霍爾電場力的作用下發(fā)生后續(xù)運 動，得到如下公式：

式（2）中，eBV 是洛倫茲力。如果這兩個力是相等的， 電子的積累就可以達到平衡。霍爾效應的原理如下：

式（3）中，RH 表示霍爾常數(shù)，RH 的大小反映霍爾效應 的強度。

二、霍爾效應電流傳感器離子電流實現(xiàn)方案

（一）方案實現(xiàn)條件分析

在分析離子電流的實現(xiàn)方法中，使用發(fā)射光譜和霍爾效 應電流感測系統(tǒng)檢測 N2 的發(fā)射狀態(tài)以及兩種離子束電流和氣 體壓力，流速和功率不同的氣體。在這種情況下，將參數(shù)之一 用作變量以測試離子電流，并通過示例分析離子源系統(tǒng)的相應 電壓和電流。

（二） N2 離子源放電診斷

N2 離子源的診斷條件如下：流量 10sccm，功率 300w，氣 壓 0.1pa，其他條件：1800 BLZ，0.12A N2 離子源發(fā)射光譜曲 線。隨著離子源效率的提高，陽極電壓繼續(xù)增加，從而更多的 被激發(fā)的 N 原子被離子化為 N 離子，并且離子源的陽極電流 將繼續(xù)增加。基于以上因素，電流傳感器測試系統(tǒng)可以在 10 ?400w 離子源工作功率范圍內獲得更穩(wěn)定的電流數(shù)據(jù)。

三、結束語

由于精密儀器的生產和科學技術的發(fā)展，工業(yè)革命后人們 對高效，便捷設備的要求越來越高，僅考慮宏觀的物質變化就 不能滿足社會發(fā)展的需要。因此，需要對霍爾元件的影響機理 進行深入分析。通過這次分析，基于 Ansys 霍爾元件：霍爾電 流傳感器的檢測系統(tǒng)可以實現(xiàn)檢測結構的同步和離子源陽極 電流的變化。

參考文獻：

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作者簡介：

吳慧（1998—），女，漢族，湖南衡陽，湖南城市學院機 械與電氣工程學院，研究方向：霍爾元件。