霍爾元件是一種基于霍爾效�(yīng)�磁傳感器,已發(fā)展成一�(gè)品種多樣的磁傳感��(chǎn)品族,并已得到廣泛的�(yīng)用。用它們可以檢�(cè)磁場(chǎng)及其變化,可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用�
霍爾元件�(yīng)用霍爾效�(yīng)的半�(dǎo)��
所謂霍爾效�(yīng),是指磁�(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)�、半�(dǎo)體中的載流子�(shí),產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)�。金屬的霍爾效應(yīng)�1879年被美國(guó)物理�(xué)家霍爾發(fā)�(xiàn)的。當(dāng)電流通過(guò)金屬箔片�(shí),若在垂直于電流的方向施加磁�(chǎng),則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位�。半�(dǎo)體中的霍爾效�(yīng)比金屬箔片中更為明顯,而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈�(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效�(yīng)�
利用霍爾效應(yīng)可以�(shè)�(jì)制成多種傳感�?;魻栯娢徊頤H的基本關(guān)系為:
UH=RHIB/d �1� RH=1/nq(金屬) �2�
式中 RH——霍爾系�(shù);n——單位體積內(nèi)載流子或自由電子的�(gè)�(shù);q——電子電�;I——通過(guò)的電�;B——垂直于I的磁感應(yīng)�(qiáng)度;d——導(dǎo)體的厚度�
�(duì)于半�(dǎo)體和鐵磁金屬,霍爾系�(shù)表達(dá)式與式(2)不�,此處從略�
由于通電�(dǎo)線周圍存在磁�(chǎng),其大小與導(dǎo)線中的電流成正比,故可以利用霍爾元件�(cè)量出磁場(chǎng),就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以�(shè)�(jì)制成霍爾電流傳感�。其�(yōu)�(diǎn)是不與被�(cè)電路�(fā)生電接觸,不影響被測(cè)電路,不消耗被�(cè)電源的功率,特別適合于大電流傳感�
若把霍爾元件置于電場(chǎng)�(qiáng)度為E、磁�(chǎng)�(qiáng)度為H的電磁場(chǎng)中,則在該元件中將產(chǎn)生電流I,元件上同時(shí)�(chǎn)生的霍爾電位差與電場(chǎng)�(qiáng)度E成正�,如果再�(cè)出該電磁�(chǎng)的磁�(chǎng)�(qiáng)�,則電磁�(chǎng)的功率密度瞬�(shí)值P可由P=EH確定�
利用這種方法可以�(gòu)成霍爾功率傳感器�
如果把霍爾元件集成的�(kāi)�(guān)按預(yù)定位置有�(guī)律地布置在物體上,當(dāng)裝在�(yùn)�(dòng)物體上的永磁體經(jīng)�(guò)它時(shí),可以從�(cè)量電路上�(cè)得脈沖信�(hào)。根�(jù)脈沖信號(hào)列可以傳感出該運(yùn)�(dòng)物體的位�。若�(cè)出單位時(shí)間內(nèi)�(fā)出的脈沖�(shù),則可以確定其運(yùn)�(dòng)速度�
1、霍爾系�(shù)(又稱霍爾常�(shù))RH
在磁�(chǎng)不太�(qiáng)�(shí),霍爾電�(shì)差UH與激�(lì)電流I和磁感應(yīng)�(qiáng)度B的乘積成正比,與霍爾片的厚度δ成反比,即UH =RH*I*B/δ,式中的RH稱為霍爾系數(shù),它表示霍爾效應(yīng)的強(qiáng)�� 另RH=μ*ρ即霍爾常�(shù)等于霍爾片材料的電阻率ρ與電子遷移率μ的乘積�
2、霍爾靈敏度KH(又稱霍爾乘積靈敏度�
霍爾靈敏度與霍爾系數(shù)成正比而與霍爾片的厚度δ成反�,即KH=RH/δ,它�??梢员碚骰魻柍?shù)�
3、霍爾額定激�(lì)電流
�(dāng)霍爾元件自身溫升10℃時(shí)所流過(guò)的激�(lì)電流稱為額定激�(lì)電流�
4、霍爾允許激�(lì)電流
以霍爾元件允許溫升為限制所�(duì)�(yīng)的激�(lì)電流稱為允許激�(lì)電流�
5、霍爾輸入電�
霍爾激�(lì)電極間的電阻值稱為輸入電��
6、霍爾輸出電�
霍爾輸出電極間的電阻值稱為輸入電��
7、霍爾元件的電阻溫度系數(shù)
在不施加磁場(chǎng)的條件下,環(huán)境溫度每變化1℃時(shí),電阻的相對(duì)變化�,用α表示,單位為[%]/��
8、霍爾不等位電勢(shì)(又稱霍爾偏移零�(diǎn)�
在沒(méi)有外加磁�(chǎng)和霍爾激�(lì)電流為I的情況下,在輸出端空載測(cè)得的霍爾電勢(shì)差稱為不等位電勢(shì)�
9、霍爾輸出電�
在外加磁�(chǎng)和霍爾激�(lì)電流為I的情況下,在輸出端空載測(cè)得的霍爾電勢(shì)差稱為霍爾輸出電��
10、霍爾電壓輸出比�
霍爾不等位電�(shì)與霍爾輸出電�(shì)的比�
11、霍爾寄生直流電�(shì)
在外加磁�(chǎng)為零、霍爾元件用交流激�(lì)�(shí),霍爾電極輸出除了交流不等位電勢(shì)�,還有一直流電勢(shì),稱寄生直流電勢(shì)�
12、霍爾不等位電勢(shì)
在沒(méi)有外加磁�(chǎng)和霍爾激�(lì)電流為I的情況下,環(huán)境溫度每變化1℃時(shí),不等位電勢(shì)的相�(duì)變化��
13、霍爾電�(shì)溫度系數(shù)
在外加磁�(chǎng)和霍爾激�(lì)電流為I的情況下,環(huán)境溫度每變化1℃時(shí),不等位電勢(shì)的相�(duì)變化�。它同時(shí)也是霍爾系數(shù)的溫度系�(shù)�
14、熱阻Rth
霍爾元件工作�(shí)功耗每增加1W,霍爾元件升高的溫度值稱為它的熱�,它反映了元件散熱的難易程度,單位為:攝氏度/w�
霍爾元件具有許多�(yōu)�(diǎn),它們的�(jié)�(gòu)牢固,體積小,重量輕,壽命長(zhǎng),安裝方�,功耗小,頻率高(可�(dá)1MHZ�,耐震�(dòng),不怕灰塵、油�、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕�
霍爾線性器件的精度�、線性度�;霍爾開(kāi)�(guān)器件�(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清�、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重�(fù)精度高(可達(dá)μm�(jí)�。取用了各種�(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍�,可�(dá)�55℃~150℃�
按照霍爾元件的功能可將它們分�: 霍爾線性器件和霍爾�(kāi)�(guān)器件 。前者輸出模擬量,后者輸出數(shù)字量�
按被檢測(cè)的對(duì)象的性質(zhì)可將它們的�(yīng)用分�:直接�(yīng)用和間接�(yīng)用。前者是直接檢測(cè)出受檢測(cè)�(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特�,后者是檢測(cè)受檢�(duì)象上人為�(shè)置的磁場(chǎng),用這�(gè)磁場(chǎng)�(lái)作被檢測(cè)的信息的載體,通過(guò)�,將許多非電、非磁的物理量例如力、力�、壓力、應(yīng)�、位�、位�、速度、加速度、角�、角速度、轉(zhuǎn)�(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀�(tài)�(fā)生變化的�(shí)間等,轉(zhuǎn)變成電量�(lái)�(jìn)行檢�(cè)和控��