霍尔传感器的应用1

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1、霍尔测速仪姓名：班级：学号：指导老师：一、霍尔元件二、霍尔集成传感器三、霍尔传感器的应用---霍尔测速仪霍尔元件是根据霍尔效应进行磁电转换的磁敏元件，其典型的工作原理图如图所示。在金属或半导体薄片相对两侧面通以控制电流I，在薄片垂直方向上施加电场B，则在垂直于电流和磁场的方向上，即另两侧面会产生一个大小与控制控制电流I和磁场B乘1、霍尔元件1.1霍尔元件及霍尔元件的命名方法积成正比的电压，这一现象称为霍尔效应。所产生的电压叫霍尔电压。即------霍尔元件的灵敏度。----霍尔系数，它反映元件霍尔效应的强弱，由材料性质决定。单位体积内导电粒子数越少，霍尔效应越强，半

2、导体比金属导体霍尔效应强，所以常采用半导体材料做霍尔元件；d----霍尔元件的厚度;图2霍尔效应原理当磁场和环境温度一定时:霍尔电势与控制电流I成正比当控制电流和环境温度一定时:霍尔电势与磁场的磁感应强度B成正比当环境温度一定时:输出的霍尔电势与I和B的乘积成正比测量以上电阻时，应在没有外磁场和室温变化的条件下进行。当磁场方向不垂直于元件平面，而是与元件平面的法线成一角度θ时，实际作用于元件上的有效磁场是其法线方向的分量，即这时霍尔元件的输出为1.2霍尔元件的材料及结构霍尔元件通常采用的半导体材料有N型锗，锑化铟、砷化铟、砷化镓及磷砷化铟、N型硅等。锑化铟元件的灵敏

3、度最高，输出较大，但受温度影响也较大；砷化铟和锗元件输出虽然不如锑化铟大，但温度系数小，线性度也好；砷化镓元件的温度特性和输出特性好，但价格贵。目前使用锑化铟霍尔元件的场合较多。霍尔元件的结构与其制造工艺有关。例如，体型霍尔元件是将半导体单晶材料定向切片，经研磨抛光，然后用蒸发合金法或其他方法制作欧姆接触电极，最后焊上引线并封装。而膜式霍尔元件则是在一块极薄（0.2mm）的基片上用蒸发或外延的方法制成一种半导体薄膜，然后再制作欧姆接触电极，焊接线，并最后封装。由于霍尔元件的几何尺寸及电极的位置和大小等均直接影响它输出的霍尔电压，所以在制作时都要很严格的要求。1.3霍

4、尔元件的技术参数霍尔元件的主要技术参数如下：（1）输入电阻霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到几百欧，视不同型号的元件而定。温度升高输入电阻变小，从而使输入电流变大，最终引起霍尔电压变化，为了减少这种影响，最好采用恒流源作为激励源。（2）输出电阻两个霍尔电压输出端之间的电阻称为输出电阻。它的数值与输入电阻同一数量级，它也随温度改变而改变。选择适当的负载电阻与之匹配，可以使由温度引起的霍尔电压的漂移减至最小。（3）最大激励电流由于霍尔电压随激励电流增大而增大，在应用中通常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，元件温度升高，

5、从而引起霍尔电压的温漂增大，因此，每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安到几百毫安。（4）灵敏度灵敏度它的数值约为10左右。（5）最大磁感应强度磁感应强度超过时，霍尔电压的非线性误差将明显增大，的数值一般为零点几特[斯特]（T）或几千高斯（）(1=)（6）不等位电压在额定激励电流的作用下，当外加磁场为零时，霍尔输出端之间的开路电压称为不等位电压，它是由于四个电极的几何尺寸不对称引起的，使用时多采用电桥法来补偿不等位电压引起的误差。（7）霍尔电压温度系数在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化1度时，霍尔电压变化的百分数称为霍尔电压温度系数，它

6、与霍尔元件的材料有关。1.4霍尔元件的检测方法（1）电阻法：一般霍尔元件有立式和卧式两种，它们各脚之间阻值有一定关系，②、④脚间阻值等于③、④脚间阻值，①、②脚间阻值等于①、③脚间阻值。并且各脚之间阻值为300Ω～500Ω左右，正、反向测量无明显差别，否则该元件失效。（2）波形法：在通电的情况下，用示波器接到霍尔元件输出端，应有0.1Vp-p～0.3Vp-p的方波波形输出，其脉冲宽度应达到电路要求。（3）寻迹法：在通电的情况下，用手转动相应电机或带盘，把寻迹器接在霍尔元件输出端，应在喇叭中能听到脉冲放电声，否则该元件损坏。（4）模拟法：拆下待测霍尔元件，在其电源正、

7、负端上加上额定电压2V～5V，用强磁性物体靠近元件表面并上下晃动，同时用示波器或寻迹器在输出端测其输出信号，如无，则该元件损坏。2霍尔集成传感器由霍尔元件及有关电路组成的传感器称为霍尔传感器。随着微电子技术的发展，目前霍尔传感器都已集成化，即把霍尔元件、放大器、温度补偿电路及稳压电源或恒流电源等集成在一个芯片上，由于其外形与集成电路相同，故又称霍尔集成电路。霍尔传感器的霍尔材料仍以半导体硅作为主要材料，按其输出信号的形式可分为线性型和开关型两种。当霍尔元件作线性测量时，最好选用灵敏度低一点、不等位电压小、稳定性和线性度优良的霍尔元件。当霍尔元件作开关使用时，要选