霍尔开关工作原理与应用

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1、霍尔开关工作原理一、原理简介　　当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为　　U=K·I·B/d　　其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。　　由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。　　霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性

2、的要求。　　霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。　　霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型的电器配件。　　二、内部原理图　　　　　　三、输入/输出的转移特性　　www.ot88.com霍尔集成电路的应用218.94.136

3、.*1楼1 引言      霍尔集成电路是一种磁敏传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔集成电路以霍尔效应为其工作基础。 霍尔集成电路具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。      按照霍尔集成电路的功能可将它们分为:霍尔线性集成电路和霍尔开关集成电路。前者输出模拟量，后者输出数字量。 霍尔线性集成电路的精度高、线性度好；霍尔开关集成电路无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。取用了各种补

4、偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。     通过霍尔集成电路将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 2  霍尔效应和霍尔集成电路 2.1  霍尔效应 如图1所示，在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如图1中的VH，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文•霍尔在1879年发现的。VH称为霍尔电压。   2.2  霍尔器件     霍尔器件分为:霍尔元件和霍尔集成电路两大类

5、，前者是一个简单的霍尔片，使用时常常需要将获得的霍尔电压进行放大。后者将霍尔片和它的信号处理电路集成在同一个芯片上。 2.2.1  霍尔元件     在片子上作四个电极，其中C1、C2间通以工作电流I，C1、C2称为电流电极，C3、C4间取出霍尔电压VH，C3、C4称为敏感电极。将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件（又称霍尔片）。霍尔元件可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。  InSb和GaAs霍尔元件输出特性见图1 霍尔元件的输出特性 这些霍尔元件大量

6、用于直流无刷电机和测磁仪表。 2.2.2  霍尔集成电路2.2.2.1  霍尔线性集成电路     它由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。其输出电压和加在霍尔元件上的磁感强度B成比例，它的功能框图和输出特性示于图2和图3。 这类电路有很高的灵敏度和优良的线性度，适用于各种磁场检测。霍尔线性电路的性能参数见表3。    图2  霍尔线性电路UGN3501的磁电转换特性曲线  图3  霍尔线性电路的功能框图   型号VccV线性范围mT工作温度℃灵敏度S/mV/mT静态输出电压Vo/VminmidmaxminmidmaxUGN35018～12±100－20～＋853

7、.57.0－2.53.65.0UGN35034.5～6±90－20～＋857.513.530.02.252.52.75型号  IOUT/mA  Ro/kΩ  Icc/mA  乘积灵敏度V/A•0.1T  输出形式  引脚排列  外形结构  typ  max  1  2  3  4  UGN3501  4.0  0.1  10  20  －  射极输出  VCC  地  输出  －  CI/P  ·2009-5-308:02·回复218.94.136.*2楼UGN3503  －  0.05  9.0  14  －  射极输出  VCC  地  输出  －  CI/