《霍尔传感器》ppt课件

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1、第5章霍尔传感器本章主要学习霍尔传感器的工作原理、霍尔元件的主要技术指标、霍尔集成电路的特性、霍尔传感器在检测技术中的应用。5.1霍尔元件的结构及工作原理5.2霍尔元件的主要技术指标5.3霍尔传感器集成电路5.4霍尔传感器的应用霍尔元件10/5/202115.1霍尔元件的结构及工作原理5.1.1霍尔效应:霍尔发现，如果对位于磁场(B)中的导体施加一个电压(V)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(EH)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现象被称为霍尔效应。1

2、0/5/20212当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧偏移，在半导体薄片C、D方向的端面之间建立起霍尔电势EH。CAB霍尔效应演示5.1霍尔元件的结构及工作原理D10/5/202135.1.2霍尔传感器原理：产生霍尔效应原因是根据电磁感应定律，电子在磁场中以速度v运动时，受到洛伦兹力fL；fL与电子的电菏量e、运动速度v及磁场强度B成正比；fL=evB；电荷在fL的作用下向一侧偏移，在半导体薄片C、D端面间形成感应电动势EH.5.1霍尔元件的结构及工作原理CDEH10/5/202145.1.2霍尔传感器原理：感应电

3、动势EH在半导体膜片上形成一电场，根据电磁感应定律，电荷在电场中要受到电场力fE，fE与电荷电量的多少、EH大小及两电极间距有关。fE=eEH/b5.1霍尔元件的结构及工作原理CDEH10/5/202155.1.2霍尔传感器原理：随着感应电动势EH的增加，fE不断增加，最终fL与fE半达到某一平衡值，即：fL+fE=0设通过半导体的电流I为:I=-envbd5.1霍尔元件的结构及工作原理（视频）CDEH（n为单位体积的载流子数量）EH=IB/end=SHIBSH灵敏度系数10/5/202165.1霍尔元件的结构及工作原理5.1.

4、3霍尔元件材料:霍尔元件是一种四端元件因：EH=IB/end1．锗(Ge)，N型及P型均可。2．硅(Si)．N型及P型均可。3．砷化铟(InAs)和锑化铟(InSb)，这两种材料的特性很相似。霍尔元件材料为什么必须用半导体材料？用金属材料可以么？霍尔元件材料为什么必须用薄片？用厚片可以么？10/5/202175.1霍尔元件的结构及工作原理5.1.3霍尔元件材料:霍尔元件10/5/20218磁感应强度B较大时的情况,作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势也就越高。EH=SHIB5.1霍尔元件的结构及工作原理5.1.4、影响霍

5、尔电动势的因素10/5/202195.1霍尔元件的结构及工作原理磁感应强度B为零时的情况CDAB磁感应强度B较小时的情况,作用在半导体薄片上的磁场强度B越小，霍尔电势也就越低。EH=SHIB10/5/202110若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，这时的霍尔电势为:结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电势。

6、EH=SHIBcos5.1霍尔元件的结构及工作原理5.1.4、影响霍尔电动势的因素10/5/2021115.2霍尔元件的主要技术指标5.2.1最大磁感应强度BM上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少高斯至正的多少高斯？线性区10/5/2021125.2.2额定激励电流IH:使霍尔元件温升10℃所施加的控制电流值称为额定激励电流。通常用IH表示。由于霍尔电势随激励电流增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激

7、励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。以下哪一个激励电流的数值较为妥当？A、5μAB、0.1mAC、2mAD、80mA5.2霍尔元件的主要技术指标10/5/2021135.2.3输入电阻Ri:它是指控制电流极间的电阻值。它规定要在室温(20±5℃)的环境温度中测取。5.2霍尔元件的主要技术指标5.2.4输出电阻RL：它是指霍尔电极间的电阻值。规定中要求在(20±5℃)的条件下测取。当霍尔元件通以控制电流IH而不加外磁场时，它的霍尔输出端之间仍有空载电势存在，称为不等位电势。5.2.5不等位电势E010/5/2021145.2.6寄

8、生直流电势V0:5.2霍尔元件的主要技术指标当不加外磁场，控制电流改用额定交流电流时，霍尔电极间的空载电势为直流与交流电势之和。其中的交流霍尔电势与前述零位电势相对应，而直流霍尔电势是个寄生量，称为寄生直流电势V。5.2.7热阻RQ:它表示在霍尔电极开路情况下，