磁敏式传感器 ppt课件.ppt

《磁敏式传感器 ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二篇常用传感器的原理及应用1.掌握传感器工作原理及特性2.掌握测量误差及补偿（霍尔元件）3.了解传感器的应用第9章磁敏式传感器半导体磁敏式传感器霍尔元件磁敏电阻磁敏二极管磁敏晶体管9.1霍尔传感器1、霍尔效应与霍尔元件霍尔效应：置于磁场中的通电半导体，在垂直于电场和磁场的方向产生电动势的现象称为霍尔效应。霍尔效应的产生是运动电荷受磁场中洛仑磁力作用的结果——霍尔电场。其中，kH：霍尔常数（灵敏度），取决于材质、温度、元件尺寸（厚度）：磁场与元件法线方向的夹角。霍尔电势（UH）为：显然，改变I或B，即可改变UH。UH=kHIBcos霍尔元件越薄(d越小)，kH

2、就越大，薄膜霍尔元件厚度只有1μm左右。霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成。4×2×0.1mm3激励电极霍尔电极霍耳输出端的端子C、D相应地称为霍耳端或输出端。若霍耳端子间连接负载,称为霍耳负载电阻或霍耳负载。电流电极间的电阻，称为输入电阻，或者控制内阻。霍耳端子间的电阻，称为输出电阻或霍耳侧内部电阻。器件电流(控制电流或输入电流):流入到器件内的电流。电流端子A、B相应地称为器件电流端、控制电流端或输入电流端。HAAABBBCCCDDD2、霍耳磁敏传感器的符号与基本电路控制电流I；霍耳电势UH；控制电压E；输出电阻R2；输入电阻R1；霍耳负载电阻R3；霍耳电流

3、IH。图中控制电流I由电源E供给,RW为调节电阻,保证器件内所需控制电流I。霍耳输出端接负载R3,R3可是一般电阻或放大器的输入电阻、或表头内阻等。磁场B垂直通过霍耳器件,在磁场与控制电流作用下，由负载上获得电压。VHR3VBIEIH霍耳器件的基本电路R实际使用时,器件输入信号可以是I或B，或者IB,而输出可以正比于I或B,或者正比于其乘积IB。R3RW霍尔元件的转换效率较低，实际应用中，可将几个霍尔元件的输出串联或采用运算放大器放大，以获得较大的UH。霍尔元件的连接电路2、霍尔元件的材料及主要特性参数霍尔元件多采用N型半导体材料（高的电阻率和载流子的迁移率）。目

4、前最常用的霍尔元件材料有锗(Ge)、硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)等半导体材料。主要特性参数：额定激励电流IH灵敏度KH输入电阻Ri与输出电阻R0不等位电势U0和不等位电阻r0当磁感应强度B为零、激励电流为额定值IH时，霍尔电极间的空载电势称为不等位电势（或零位电势）U0。不等位电势U0与额定激励电流IH之比称为不等位电阻（零位电阻）r0.产生不等位电势的原因主要有：霍尔电极安装位置不正确（不对称或不在同一等电位面上）；半导体材料的不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀；激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。霍尔电势温度系数、内阻温度系

5、数等3、测量误差及其补偿不等位电势误差及其补偿霍尔元件有两对电极，各相邻电极之间的电阻若为r1、r2、r3、r4，霍尔元件可等效为一个四臂电阻电桥。（a）不等位电势（b）霍尔元件等效电路能够使电桥达到平衡的措施均可以用于补偿不等位电势。由于霍尔元件的不等位电势同时也是温度的函数，所以同时要考虑温度补偿问题。温度误差及其补偿常用的补偿电路包括：恒流源激励并联分流电阻补偿电路；恒压源激励输入回路串联电阻补偿电路；电桥补偿电路；以及采用正、负不同温度系数的电阻或合理选取负载电阻的阻值补偿电路等等。假设初始温度为T0时有如下参数：霍尔元件的输入电阻为Ri0，选用的补偿电阻

6、RP0，被分流掉的电流为Ip0，激励电流Ic0，霍尔元件的灵敏度KH0。当温度升为T时，上述各参数相应为：Ri、RP、Ip、Ic、KH，且有关系分别为输入电阻、分流电阻及灵敏度的温度系数由电路于是对于确定的霍尔元件，其参数是确定值，可由上式求得分流电阻RP0及要求的温度系数，为此，此分流电阻可取温度系数不同的两种电阻进行串并联。当温度变化ΔT时，为使霍尔电势不变则必须有如下关系：4、霍尔集成传感器将霍尔元件与放大、整形等电路集成在同一芯片上，具有体积小、灵敏度高、价格便宜、性能稳定等优点。差动输出线性霍尔集成传感器霍耳线性集成传感器的主要技术特性磁感应强度B/T5

7、.64.63.62.61.6-0.3-0.2-0.100.10.20.3输出电压U/VSL3501T传感器的输出特性曲线由稳压电路、霍耳元件、放大器、整形电路、开路输出五部分组成。稳压电路可使传感器在较宽的电源电压范围内工作；开路输出可使传感器方便地与各种逻辑电路接口。霍耳开关集成传感器内部结构框图23输出+－稳压VCC1霍耳元件放大BT整形地H霍耳开关集成传感器开关型霍尔集成传感器5、霍尔传感器的应用霍尔位移传感器输出电势为UH1—UH2。在初始位置时UH1=VH2，则输出为零；当改变磁极系统与霍尔元件的相对位置时，即可得到输出电压，其大小正比于位移量。结构简单

8、、体积小、