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1、一、霍尔传感器,19世纪后期，已发现在金属中存在霍尔效应 由于其效应很微弱，很久未被重视 20世纪中叶，半导体科学的发展才制成实用型的元件 20世纪60年代后，成为值得重视的技术工具,带电粒子在磁场中的运动会受到洛伦兹力 FL 的作用 洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 洛伦兹力的作用结果，使带电粒子偏向 c，d 电极 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH 该现象称为霍尔效应，所产生的电动势 VH 称为霍尔电势,1. 基本原理,厚度为 d 的N型半导体薄片上垂直作用了磁感应强度为 B 的磁场 若在一个方向上通以电流 I N型半导体中多数载流子为电子 它沿与电流的相反方向运动,
2、霍尔电势 VH 的大小 由下式决定：,(3-48),式中 KH霍尔常数，表示单位磁感应强度和 单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响； 电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sin1。,纯金属中自由电子浓度过高，霍尔效应微弱，无实用价值 半导体是霍尔元件的常用材料 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高,2. 霍尔传感器的应用,片芯是一块矩形半导体薄片 一般采用N形锗、锑化铟、砷化铟、砷化镓和磷砷化铟等 长边两侧面焊有两根控制电流极引线，短边两侧面的中点焊以两导线 输出霍尔电势 霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装,(3-48),式(3-
3、48)可知，改变 I 或 B，或两者同时改变均会引起 VH 的变化 利用该原理可以做成各种传感元件,霍尔传感器的结构,在磁场和控制电流的作用下，输出端有电压输出 使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积 建立霍尔电势所需的时间极短(10-1210-14) 所测外界信号频率可以很高,(3-48),霍尔元件的基本电路,R为调节电阻，调节控制电流的大小 VH 两端为霍尔电势输出端,霍尔元件可制成位移传感器 霍尔元件置于两相反方向的磁场中 在a、b两端通入控制电流 i 左半产生的霍尔电势VH1和右半产生的霍尔电势VH2方向相反 c，d两端输出电压是VH1-VH2，若使初始位置时V
4、H1=VH2，则输出电压为零。 当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且VH数值正比于位移量x，正负方向取决于位移x的方向 霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向,霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力 霍尔元件的特点： 结构简单可靠 体积小 噪声低 动态范围大(输出电压变化范围可达1000:1) 频率范围宽(从直流到微波频段) 寿命长 价格低,可以广泛应用于测量： 位移 可转化为位移的力和加速度 磁场变化 应用中不用永久磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输出电压就决定于控制电流和激磁电流的乘积 霍尔元件就成了一种两个模拟信号的乘法器,The End,
