霍爾傳感器的工作原理及應(yīng)用課件

5.2霍爾傳感器5.2.1霍爾傳感器工作原理5.2.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路5.2.3霍爾元件的主要特性參數(shù)5.2.4霍爾元件誤差及補(bǔ)償5.2.5霍爾式傳感器的應(yīng)用下一頁(yè)返回5.2.1霍爾傳感器工作原理 半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，半導(dǎo)體薄片上平行于電流和磁場(chǎng)方向的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)霍爾效應(yīng)。產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)霍爾電勢(shì)半導(dǎo)體薄片稱(chēng)霍爾元件上一頁(yè)下一頁(yè)返回霍爾效應(yīng)原理上一頁(yè)下一頁(yè)返回霍爾電勢(shì)霍爾常數(shù)霍爾常數(shù)大小取決于導(dǎo)體的載流子密度：金屬的自由電子密度太大，因而霍爾常數(shù)小，霍爾電勢(shì)也小，所以金屬材料不宜制作霍爾元件?；魻栯妱?shì)與導(dǎo)體厚度d成反比：為了提高霍爾電勢(shì)值，霍爾元件制成薄片形狀。霍爾元件靈敏度（靈敏系數(shù)）半導(dǎo)體中電子遷移率（電子定向運(yùn)動(dòng)平均速度）比空穴遷移率高，因此N型半導(dǎo)體較適合于制造靈敏度高的霍爾元件，上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路霍爾元件上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2.3霍爾元件的主要特性參數(shù)當(dāng)磁場(chǎng)和環(huán)境溫度一定時(shí):霍爾電勢(shì)與控制電流I成正比當(dāng)控制電流和環(huán)境溫度一定時(shí):霍爾電勢(shì)與磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比當(dāng)環(huán)境溫度一定時(shí):輸出的霍爾電勢(shì)與I和B的乘積成正比測(cè)量以上電阻時(shí)，應(yīng)在沒(méi)有外磁場(chǎng)和室溫變化的條件下進(jìn)行。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回霍爾元件的主要特性參數(shù)：(1)輸入電阻和輸出電阻

輸入電阻：控制電極間的電阻

輸出電阻：霍爾電極之間的電阻(2)額定控制電流和最大允許控制電流

額定控制電流：當(dāng)霍爾元件有控制電流使其本身在空氣中產(chǎn)生10℃溫升時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制電流值

最大允許控制電流：以元件允許的最大溫升限制所對(duì)應(yīng)的控制電流值上一頁(yè)下一頁(yè)返回(3)不等位電勢(shì)Uo和不等位電阻ro

不等位電勢(shì)：當(dāng)霍爾元件的控制電流為額定值時(shí)，若元件所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)。不等位電勢(shì)是由霍爾電極2和之間的電阻決定的，r0稱(chēng)不等位電阻

上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3.4霍爾元件誤差及補(bǔ)償1.不等位電勢(shì)誤差的補(bǔ)償2.溫度誤差及其補(bǔ)償上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.不等位電勢(shì)誤差的補(bǔ)償可以把霍爾元件視為一個(gè)四臂電阻電橋，不等位電勢(shì)就相當(dāng)于電橋的初始不平衡輸出電壓。上一頁(yè)下一頁(yè)返回電勢(shì)的補(bǔ)償電路對(duì)稱(chēng)電路

當(dāng)溫度變化時(shí)，補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定性要好些上一頁(yè)下一頁(yè)返回減小霍爾元件的溫度誤差選用溫度系數(shù)小的元件采用恒溫措施采用恒流源供電上一頁(yè)下一頁(yè)返回恒流源溫度補(bǔ)償霍爾元件的靈敏系數(shù)也是溫度的函數(shù)，它隨溫度的變化引起霍爾電勢(shì)的變化，霍爾元件的靈敏系數(shù)與溫度的關(guān)系KH0為溫度T0時(shí)的KH值；溫度變化量；霍爾電勢(shì)的溫度系數(shù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)α是正值時(shí)，它們的霍爾電勢(shì)隨溫度的升高而增加（1+α△t）倍。同時(shí)，讓控制電流I相應(yīng)地減小，能保持KHI不變就抵消了靈敏系數(shù)值增加的影響?？刂齐娏鳒囟壬絋時(shí)，電路中各參數(shù)變?yōu)樯弦豁?yè)下一頁(yè)返回溫度為T(mén)0時(shí)霍爾元件輸入電阻溫度系數(shù)；分流電阻溫度系數(shù)。

為使霍爾電勢(shì)不變，補(bǔ)償電路必須滿(mǎn)足:升溫前、后的霍爾電勢(shì)不變，經(jīng)整理，忽略高次項(xiàng)后得

上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2.5霍爾式傳感器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，頻帶寬，動(dòng)態(tài)特性好和壽命長(zhǎng)應(yīng)用：電磁測(cè)量：測(cè)量恒定的或交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度、有功功率、無(wú)功功率、相位、電能等參數(shù)；自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)：多用于位移、壓力的測(cè)量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.微位移和壓力的測(cè)量測(cè)量原理： 霍爾電勢(shì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，若磁感應(yīng)強(qiáng)度是位置的函數(shù)，則霍爾電勢(shì)的大小就可以用來(lái)反映霍爾元件的位置。應(yīng)用： 位移測(cè)量、力、壓力、應(yīng)變、機(jī)械振動(dòng)、加速度上一頁(yè)下一頁(yè)返回產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的示意圖位移量較小，適于測(cè)量微位移和機(jī)械振動(dòng)上一頁(yè)下一頁(yè)返回加速度傳感器上一頁(yè)下一頁(yè)返回2.磁場(chǎng)的測(cè)量 在控制電流恒定條件下，霍爾電勢(shì)大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，由于霍爾