Hallgeneratoren: Eigenschaften und Anwendungen

Einleitender Überblick.- I. Physikalische Grundlagen.- 1 Grundbegriffe.- 1.1 Die elektromagnetischen Feldgrößen und ihre Verknüpfung.- 1.2 Erzeugung und Lenkung magnetischer Felder.- 1.3 Magnetische Werkstoffe und ihre Kenngrößen.- 1.3.1 Weichmagnetische Werkstoffe.- 1.3.2 Hartmagnetische Werkstoffe.- 1.4 Elektronen im Festkörper.- 2 Galvanomagnetische Effekte.- 2.1 Der Hall-Effekt.- 2.2 Grundgleichung der elektrischen Leitung bei gleichzeitigem Vorhandensein eines elektrischen und magnetischen Feldes.- 2.3 Einfluß des Magnetfeldes auf Leitfähigkeit und Hallkonstante.- 2.4 Geometrieeinfluß auf Hall-Effekt und transversalen magnetischen Widerstandseffekt.- 3 Halbleitermaterialien zur technischen Ausnutzung des Hall-Effektes.- 3.1 Maximal erreichbare Hallspannung im Leerlauf.- 3.2 Wirkungsgrad bei Anpassung auf maximale Leistungsabgabe.- 3.3 Eigenschaften der III-V-Halbleiter mit hoher Elektronenbeweglichkeit.- 3.4 Die drei Standardmaterialien für die Herstellung von Hallgeneratoren.- 3.5 Herstellung der Halbleiter InSb, InAs und InAsP.- 3.5.1 Reindarstellung der Elemente.- 3.5.2 Darstellung der Verbindungshalbleiter.- II. Aufbau und Eigenschaften der Hallgeneratoren.- 4 Aufbau eines Hallgenerators.- 4.1 Elektrisches System und Mantel.- 4.2 Hallgeneratoren mit unmagnetischem Mantel.- 4.3 Hallgeneratoren mit magnetischem Mantel.- 5 Herstellungsverfahren.- 5.1 Herstellungsgang für Hallgeneratoren mit geschliffener Halbleiterschicht.- 5.2 Herstellung dünner elektrischer Systeme durch chemisches Ätzen.- 5.3 Aufdampfen der Halbleiterschicht im Hochvakuum.- 6 Eigenschaften.- 6.1 Kenngrößen.- 6.1.1 Steuer- und hallseitiger Innenwiderstand im Leerlauf.- 6.1.2 Steuerstrom.- 6.1.3 Magnetische Steuergrößen.- 6.1.4 Empfindlichkeiten im Leerlauf.- 6.1.5 Empfindlichkeit und Eingangswiderstand bei Belastung.- 6.1.6 Abschlußwiderstand für lineare Anpassung und Linearisierungsfehler.- 6.1.7 Leistungsentnahme und Wirkungsgrad.- 6.1.8 Ohmsche Nullspannung.- 6.1.9 Induktive Nullspannung.- 6.1.10 Remanenz-Resthallspannung.- 6.1.11 Nullspannungen durch das Magnetfeld des Steuerstroms.- 6.2 Störeinflüsse.- 6.2.1 Veränderliche Umgebungstemperatur.- 6.2.2 Störspannungen durch Temperaturgradienten.- 6.2.3 Kernstrahlung.- 6.3 Frequenzverhalten.- 6.3.1 Skineffekt bei hochfrequentem Steuerstrom.- 6.3.2 Skineffekt bei hochfrequentem Magnetfeld.- III. Anwendungen der Hallgeneratoren.- A. Hallgeneratoren im offenen magnetischen Kreis.- 7 Magnetfeldmessung.- 7.1 Feldsonden und ihre Anpassung an die Meßaufgabe.- 7.2 Meßmethoden.- 7.2.1 Messen mit linearisiertem Hallgenerator und direkt anzeigendem Instrument.- 7.2.2 Messen über Eichkurve und Eichdaten.- 7.2.3 Hochgenaue Feldmessung ohne Temperaturstabilisierung.- 7.3 Fehler bei der Messung inhomogener Magnetfelder.- 7.4 Messung höchster Magnetfelder.- 7.5 Messung schwacher Magnetfelder.- 7.6 Magnetfeldregelung.- 8 Berührungs- und kontaktlose Signalgabe zur Steuerung und Regelung von Bewegungsvorgängen.- 8.1 Signalgabe über größere Reichweiten.- 8.2 Signalgabe über kurze Reichweiten.- 8.3 Digitale Drehwinkelerfassung.- 8.4 Drehwinkelabhängige Funktionsgeber.- 8.5 Kollektorlose Gleichstrommotoren.- 8.6 Schwingungsmessung.- 9 Abfrage magnetisch gespeicherter Informationen.- 9.1 Magnetische Kennzeichnung durch Dauermagnete.- 9.2 Fernabfragbares Rollenzählwerk.- 9.3 Wiedergabe von Magnetbandaufzeichnungen.- 9.4 Abfrage transversal beschrifteter Magnetfolien.- 9.5 Langsam umlaufende Magnetspeicher.- 9.6 Repetiersteuerung von Werkzeugmaschinen.- B. Hallgeneratoren im geschlossenen, elektrisch erregten Magnetkreis.- 10 Gleichstrommessung.- 10.1 Gleichstromisolierwandler.- 10.2 Messung hoher Gleichströme.- 11 Multiplikation zweier elektrischer Größen.- 11.1 Hallmultiplikatoren.- 11.2 Elektrische Leistungsmessung.- 11.3 Ausführung analoger Rechenoperationen.- 11.4 Drehmomentmessung.- 11.5 Frequenzanalyse periodischer Vorgänge.- 12 Modulation kleiner Gleichspannungen und Gleichströme.- 12.1 Hallmodulator.- 12.2 Halbleiterrechenverstärker mit hoher Nullpunktsstabilität.- 13 Hallgeneratoren im elektrisch erregten Magnetkreis mit kleinem effektiven Luftspalt.- 13.1 Gleichstromwandler mit Amperewindungsvergleich.- 13.2 Bistabile Halbleiterkippstufe mit Remanenzgedächtnis.- 13.3 Leistungsverstärkung.- C. Anwendungen des Hall-Effektes im konstanten Magnetfeld.- 14 Übertragungselemente mit Gyratoreigenschaften.