傳感器與傳感電路技術(shù)課件 6.1 霍爾傳感器認(rèn)知

項(xiàng)目6霍爾傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)或制作聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通霍爾傳感電路聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通反相比例運(yùn)算放大電路霍爾傳感電路聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通霍爾傳感電路施密特觸發(fā)器特性及應(yīng)用輸入電位上升到VT+以上時，輸出低電平。輸入電位減小到VT-以下時，輸出高電平。常用于波形變換、波形整形與抗干擾、幅度鑒別等。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.1霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)是1879美國物理學(xué)家霍爾（E.H.Hall）發(fā)現(xiàn)的一種磁電效應(yīng)。當(dāng)電流垂直于外磁場通過半導(dǎo)體時，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加電場，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差，被稱為霍爾電勢。UH=KHIBcosθ圖中：B為垂直于l-b平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度。e為電子的電量，e=1.602×10-19庫侖。FL為電子在磁場中所受的洛侖茲力FL=evB，v為電子的運(yùn)動速度。FE為電子受霍爾電場EH作用的電場力，F(xiàn)E=eEH。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器1.霍爾元件的基本結(jié)構(gòu)霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場傳感器件。主要由霍爾片、引線和外殼組成?；魻柶话阌肗型的鍺、銻化銦、砷化銦等半導(dǎo)體單晶材料，制成長4mm，寬2mm，高0.1mm的薄片。霍爾元件的引線為4根，其中長度方向的電極a、b稱為控制電極，另兩側(cè)的電極c、d為霍爾電極。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH②額定電流Ic③輸入電阻Ri④輸出電阻Ro⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro⑥寄生直流電勢U⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH單位磁感應(yīng)強(qiáng)度下，通過單位控制電流所產(chǎn)生的霍爾電動勢。②額定電流Ic③輸入電阻Ri④輸出電阻Ro⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro⑥寄生直流電勢U⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH②額定電流Ic使霍爾元件在空氣中產(chǎn)生10℃的溫升的控制電流稱為額定電流。③輸入電阻Ri④輸出電阻Ro⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro⑥寄生直流電勢U⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH②額定電流Ic③輸入電阻Ri指在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0、環(huán)境溫度為20℃±5℃下，兩控制極（輸入端）間的等效電阻。④輸出電阻Ro⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro⑥寄生直流電勢U⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH②額定電流Ic③輸入電阻Ri④輸出電阻Ro指在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0、環(huán)境溫度為20℃±5℃下，兩霍爾電極（輸出端）間的等效電阻。⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro⑥寄生直流電勢U⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH②額定電流Ic③輸入電阻Ri④輸出電阻Ro⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro在額定控制電流作用下，當(dāng)外加磁場為零時，霍爾輸出端之間的開路電壓稱為不等電位電勢。不等位電勢與額定電流之比稱為不等位電阻ro，越小越好。⑥寄生直流電勢U⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH②額定電流Ic③輸入電阻Ri④輸出電阻Ro⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro⑥寄生直流電勢U在外加磁場為零，霍爾元件用交流激勵時，霍爾電極輸出除交流不等電位電勢之外的直流電勢。⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器2.霍爾元件的性能參數(shù)①霍爾靈敏度系數(shù)KH②額定電流Ic③輸入電阻Ri④輸出電阻Ro⑤不等位電勢Uo和不等位電阻ro⑥寄生直流電勢U⑦霍爾電勢的溫度系數(shù)α一定磁場強(qiáng)度和控制電流作用下，溫度每變化1℃，霍爾電勢變化的百分?jǐn)?shù)。與霍爾元件的材料有關(guān)。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器3.霍爾元件測量及補(bǔ)償

補(bǔ)償作用

由于制造工藝及實(shí)際應(yīng)用中多種因素影響，霍爾元件將產(chǎn)生零誤差及溫度誤差。

零誤差是由不等位電勢引起的誤差。

溫度誤差是由于半導(dǎo)體材料的熱敏性，使其輸入電阻、輸出電阻及霍爾電勢都隨溫度的變化而變化，從而造成測量誤差。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器3.霍爾元件測量及補(bǔ)償

減小溫度誤差的主要方法有：①選用溫度系數(shù)小的元件作為霍爾元件。②采用恒溫措施。③采用恒流源提供控制電流。④對于正溫度系數(shù)的霍爾元件，在元件控制極并聯(lián)分流電阻。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

特性集成霍爾傳感器是將霍爾元件、放大器、施密特觸發(fā)器、輸出電路等集成在一起的傳感器。與分立的霍爾元件相比，有下述特點(diǎn)：①集成霍爾傳感器將元件、電路集成為一體，實(shí)現(xiàn)了傳感器與測量電路良好連接，減少了焊點(diǎn)，提高了可靠性。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

特性集成霍爾傳感器是將霍爾元件、放大器、施密特觸發(fā)器、輸出電路等集成在一起的傳感器。與分立的霍爾元件相比，有下述特點(diǎn)：②集成霍爾傳感器的輸出是經(jīng)過處理的霍爾輸出信號，輸出信號快，無傳送抖動問題。③集成霍爾傳感器的功耗低，溫度穩(wěn)定性好。④集成霍爾傳感器的靈敏度不受磁場移動速度影響。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器功能：

將霍爾元件的輸出霍爾電勢，經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)換成高電平或低電平的數(shù)字信號輸出。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

①霍爾元件②穩(wěn)壓電路③差分放大器④施密特觸發(fā)器⑤恒流源⑥

集電極開路輸出門聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

①霍爾元件

敏感元件，將檢測的磁場變化信號轉(zhuǎn)變?yōu)榛魻栯妱葺敵觥＂诜€(wěn)壓電路③差分放大器④施密特觸發(fā)器⑤恒流源⑥

集電極開路輸出門聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

①霍爾元件②穩(wěn)壓電路

電壓調(diào)整，反向電壓保護(hù)。可調(diào)范圍為4.5V~24V。③差分放大器④施密特觸發(fā)器⑤恒流源⑥

集電極開路輸出門聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

①霍爾元件②穩(wěn)壓電路③差分放大器

放大霍爾元件輸出的微弱電信號。④施密特觸發(fā)器⑤恒流源⑥

集電極開路輸出門聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

①霍爾元件②穩(wěn)壓電路③差分放大器

④施密特觸發(fā)器

將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖信號輸出。⑤恒流源⑥

集電極開路輸出門聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

①霍爾元件②穩(wěn)壓電路③差分放大器

④施密特觸發(fā)器⑤恒流源溫度補(bǔ)償，-40℃~130℃時，仍可正常工作。⑥

集電極開路輸出門聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

①霍爾元件②穩(wěn)壓電路③差分放大器

④施密特觸發(fā)器⑤恒流源⑥

集電極開路輸出門提高帶負(fù)載能力，接口方便，輸出電流可達(dá)20mA左右。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

開關(guān)型集成霍爾傳感器典型產(chǎn)品-A3144寬溫開關(guān)型集成霍爾傳感器。工作溫度范圍可達(dá)-40℃~150℃。內(nèi)部由電壓調(diào)整電路、反相電壓保護(hù)電路、霍爾元件、溫度補(bǔ)償電路、微信號放大器、施密特觸發(fā)器和OC門輸出級構(gòu)成。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

線性集成霍爾傳感器主要結(jié)構(gòu)：霍爾元件差分放大器射極跟隨輸出器穩(wěn)壓電路四部分特點(diǎn)：輸出電壓與外加磁場呈線性比例關(guān)系。類型：單端輸出與雙端輸出。單端輸出雙端輸出聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

線性集成霍爾傳感器單端輸出的線性集成霍爾傳感器是一個三端器件，其輸出電壓能隨外加磁場的微小變化線性變化。SS49E是一款體積小、多功能的線性集成霍爾傳感器，能在永磁鐵或電磁鐵產(chǎn)生的磁場作用下工作，線性輸出電壓由電源電壓設(shè)置并隨磁場強(qiáng)度的變化而等比例變化。工作電壓范圍為4.5V~6V，工作溫度范圍寬達(dá)-40℃~150℃。聚集問題激活原知論證新知應(yīng)用練習(xí)融會貫通6.1霍爾傳感器認(rèn)知6.1.2霍爾傳感器4.集成霍爾傳感器

線性集成霍爾傳感器雙端輸出線性集成霍爾傳感器有兩個輸出端，內(nèi)部由霍爾元件、放大器、差動輸出電路和穩(wěn)壓電源等組成。輸出特性在一定范圍內(nèi)為線性，線性平衡點(diǎn)相當(dāng)于N、S磁極的平衡點(diǎn)。1.集成霍爾傳感器是將

元件、放大器、

觸發(fā)器、輸出電路等集成在一起的傳感器。2.開關(guān)型集成霍爾傳感器采用

輸出模式，可以