传感器应用技术 课件 知识点：5.2霍尔元件的特性参数和误差补偿

传感器应用技术项目五

基于霍尔传感器的车速测量仪的设计与制作霍尔元件的特性参数和误差补偿霍尔额定激励电流I：当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流。霍尔最大允许激励电流Imax

:以元件允许最大温升为限制，所对应的激励电流。因霍尔电势随激励电流增加而线性增加，所以使用中希望选用尽可能大的激励电流，因而需要知道元件的最大允许激励电流。改善霍尔元件的散热条件，可以使激励电流增加。

霍尔元件的主要特性参数霍尔输入电阻Rin：霍尔控制电极间的电阻值。霍尔输出电阻Rout：霍尔输出电极间的电阻值。霍尔电极输出电势对电路外部来说相当于一个电压源，其电源内阻即为输出电阻。以上电阻值是在磁感应强度为零，且环境温度在20℃±5℃时所确定的。

霍尔元件的主要特性参数霍尔电势温度系数α:在一定磁感应强度和激励电流下，温度每变化1℃时，霍尔电势变化的百分率，它同时也是霍尔系数的温度系数。霍尔灵敏系数KH:在单位控制电流和单位磁感应强度作用下，霍尔器件输出端的开路电压，称为霍尔灵敏系数KH，霍尔灵敏系数KH的单位为V/（A·T）。

霍尔元件的主要特性参数

霍尔元件的零位误差是指在无外加磁场或无控制电流的情况下，霍尔元件产生输出电压并由此而产生的误差。它主要表现为以下几种具体形式。

零位误差及补偿1.不等位电动势：不等位电动势是零位误差中最主要的一种，它是当霍尔元件在额定控制电流(元件在空气中温升10℃所对应的电流)作用下，不加外磁场时，霍尔输出端之间的空载电动势。

零位误差及补偿当霍尔元件的激励电流为I时，若元件所处位置磁感应强度为零，则它的霍尔电势应该为零，但实际不为零。这时测得的空载霍尔电势称为不等位电势。

霍尔元件的主要特性参数不等位电势和不等位电阻

产生不等位电势现象的原因不等位电动势产生的原因是由于制造工艺不可能保证将两个霍尔电极对称地焊在霍尔片的两侧，致使两电极点不能完全位于同一等位面上。此外,霍尔片电阻率不均匀，或片厚薄不均匀，或控制电流极接触不良都将使等位面歪斜，如图所示，致使两霍尔电极不在同一等位面上而产生不等位电动势。

霍尔元件的主要特性参数不等位电势也可用不等位电阻表示，即式中：U0——不等位电势；

r0——不等位电阻；

I——激励电流。由式可以看出，不等位电势就是激励电流流经不等位电阻r0所产生的电压。

零位误差及补偿在理想情况下R1=R2=R3=R4，即可取得零位电动势为零(或零位电阻为零)，从而消除不等位电动势。实际上，若存在零位电动势，则说明此4个电阻不完全相等，即电桥不平衡。为使其达到平衡，可在阻值较大的桥臂上并联可调电阻RP或在两个臂上同时并联电阻RP和R。

霍尔元件零位误差补偿电路零位误差及补偿补偿电路法解决不等位电势现象2.寄生直流电势由于霍尔元件的电极不可能做到完全的欧姆接触，在控制电极板和霍尔电势板上都可能出现整流效应。因此，当元件通以交流控制电流（不加磁场）时，它的输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势分量，此电势分量称为寄生直流电动势。产生寄生直流电势的原因：（1）控制电流与霍尔电势极的欧姆接触不良造成的整流效应；（2）由于霍尔电势极的焊点大小不一致，两焊点的热容量不一致产生温差，造成直流附加电势。

霍尔元件的主要特性参数减小寄生直流电势的措施：寄生直流电势是霍尔元件零位误差的一个组成部分，它的存在对于霍尔元件在交流情况下使用是有很大妨碍的，尤其是这个直流附加电势是随时间变化时，这将会导致输出漂移，为了减少寄生直流电势，在元件的制作和安装时，应尽量改善电极的欧姆接触性能和元件的散热条件。寄生直流电势是霍尔元件零位误差的一部分，一般在1mV以下，它是影响霍尔片温漂的原因之一。

霍尔元件的主要特性参数3.感应零电动势定义：当没有控制电流时，在交流或脉动磁场作用下产生的电势叫感应零电势Vi0。感应零电势大小与霍尔电极引线构成的感应面积A成正比，如图（a）所示。由电磁感应定律。

下式中B为感应强度。磁感应零电势补偿方法如图（b）（c），使霍尔电势极引线围成的感应面积A所产生的感应电势互相抵消。

零位误差及补偿4.霍尔元件控制电流产生自激场电动势自激场：当霍尔元件通以控制电流时，此电流就会产生磁场，这一磁场称为自激场。左右两半场相等，产生的电势方向相反而抵消，如图（a）所示。自激场零电势：实际应用时并非两半场相等，如图（b）分布量，因而有霍尔电势输出，这输出称为自激场零电势。克服自激场零电势措施：只要在安装过程中，适当安排控制电流引线就可以消除自激场零电势。

零位误差及补偿在上述的4种零位误差中，寄生直流电动势、感应零电动势以及自激场零电动势，是由于制作工艺上的原因而造成的