7霍尔传感器 ppt课件

1、7.1 霍尔传感器 利用半导体资料的霍尔效应景象所制成的传感器称为霍尔传感器。霍尔传感器具有构造简单、体积小、分量轻、频率呼应范围宽等优点，可实现无接触丈量，可用于力、压力、微位移、磁感应强度、功率、相位等信号的丈量，因此在丈量技术、自动化技术、信息处置技术等领域得到了广泛运用。 7.1 霍尔传感器7.1.1 霍尔元件构造 金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种景象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电动势，上述半导体薄片称为霍尔元件。 7.1 霍尔传感器(a) 任务原理图 (b) 构造 (c) 符号 (

2、d) 外形 图7.1 霍尔元件7.1 霍尔传感器7.1.2 霍尔传感器任务原理 以N型半导体霍尔元件为例来阐明霍尔传感器的任务原理。在图7.1a中的鼓励电流端a、b端通入电流I，并将薄片置于磁场中。设该磁场垂直于薄片，磁感应强度为B，这时电子运动方向与电流方向相反将遭到洛仑兹力FL的作用，向内侧偏移，该侧构成电子的堆积，从而在薄片的c、d方向产生电场E。7.1 霍尔传感器随后的电子一方面遭到洛仑兹力FL的作用，另一方面又同时遭到该电场力 FE的作用。 从图 7.1a可以看出，这两种力的方向恰好相反。电子积累越多，FE也越大，而洛仑兹力坚持不变。最后，当 FL+FE=0 时，电子的积累到达动态平

3、衡。这时，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立的电动势就是霍尔电动势。 7.1 霍尔传感器霍尔传感器任务原理动态演示7.1 霍尔传感器霍尔电动势EH可用下式表示IBKEHH 假设磁感应强度 B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度时，霍尔电动势EH可用下式表示cosIBKEHH7.1 霍尔传感器7.1.3 霍尔元件特性参数1输入电阻 Ri 霍尔元件两鼓励电流端的直流电阻称为输入电阻。2最大鼓励电流Im 由于霍尔电动势随鼓励电流增大而增大，故在运用中总希望选用较大的鼓励电流。但鼓励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大鼓

4、励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。7.1 霍尔传感器3灵敏度KH 其单位为mVmAT。4最大磁感应强度 Bm 磁感应强度超越 Bm时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，Bm的数值普通小于零点几特斯拉。IBEKHH/IBEKHH/7.1 霍尔传感器5不等位电动势 在额定鼓励电流下，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动势，它是由于4个电极的几何尺寸不对称引起的，运用时多采用电桥法来补偿不等位电动势引起的误差。6霍尔电动势温度系数 在一定磁场强度和鼓励电流的作用下，温度每变化l时霍尔电动势变化的百分数称为霍尔电动势温度系数，它与霍尔元件的资料有关，普通约为0.1左右。在要求较高

5、的场所，应选择低温漂的霍尔元件。7.1 霍尔传感器7.1.4 集成霍尔元件 集成霍尔元件是采用集成电路工艺，把霍尔元件和信号处置电路集成在同一芯片上的霍尔集成电路。 目前集成电路分霍尔开关型集成电路和霍尔线性集成电路。 7.1 霍尔传感器图7.2 差动输出线性霍尔集成电路(a) 外形 (b) 电路框图图7.3 差动输出线性霍尔集成电路输出特性7.1 霍尔传感器图7.4 开关型霍尔集成电路 a外形图 b内部电路图图7.5 开关型霍尔集成电路史密特输出特性7.1 霍尔传感器7.1.5 霍尔传感器的运用1霍尔式位移传感器 坚持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均匀梯度的磁场中沿x方向挪动，如

6、图7.6所示。那么输出的霍尔电势为图7.6 霍尔式位移传感器原理表示图kxEH7.1 霍尔传感器2霍尔式压力传感器 任何非电量只需能转换成位移量的变化，均可利用霍尔式位移传感器的原理变换成霍尔电势。 霍尔式压力传感器如图7.7a所示。它首先由弹性元件可以是波登管或膜盒将被测压力变换成位移，由于霍尔元件固定在弹性元件的自在端上，因此弹性元件产生位移时将带动霍尔元件，使它在线性变化的磁场中挪动，从而输出霍尔电势，图7.7b为磁钢外形。7.1 霍尔传感器 图7.7 霍尔式压力传感器(a) 构造原理图 b磁钢外形7.1 霍尔传感器3霍尔汽车无触电点火器 图7.8 霍尔点火安装表示图 1磁轮鼓 2开关型霍尔集成电路 3晶体 管功率开关 4点火线圈 5火花塞7.1 霍尔传感