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霍爾翼片�(kāi)�(guān)
閱讀�7302�(shí)間:2011-01-21 09:36:06

  霍爾翼片�(kāi)�(guān)是一種開(kāi)�(guān)型霍�集成電路,利用無(wú)觸點(diǎn)遮斷方式�(lái)控制�(kāi)�(guān)狀�(tài)。霍爾翼片開(kāi)�(guān)常用與工�(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)��

�(jié)�(gòu)

  霍爾翼片�(kāi)�(guān)就是利用遮斷工作方式的一種產(chǎn)�,它的外形如圖所示�

霍爾翼片開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)

工作狀�(tài)

  霍爾翼片�(kāi)�(guān)的內(nèi)部結(jié)�(gòu)及工作原理如圖:

霍爾翼片開(kāi)關(guān)的工作狀態(tài)

  翼片未�(jìn)入工作氣隙時(shí),霍爾開(kāi)�(guān)電路處于�(dǎo)通態(tài)。翼片�(jìn)入后,遮斷磁力線,使�(kāi)�(guān)變成截止�(tài),它的狀�(tài)�(zhuǎn)變的位置非常精確,在125℃的溫度范圍�(nèi)位置重復(fù)精度可達(dá)50nm�

原理

  如圖1所�,在一塊通電的半�(dǎo)體薄片上,加上和片子表面垂直的磁�(chǎng)B,在薄片的橫向兩�(cè)�(huì)出現(xiàn)一�(gè)電壓,如�1中的VH,這種�(xiàn)象就是霍爾效�(yīng),是由科�(xué)家愛(ài)德文·霍爾�1879年發(fā)�(xiàn)�。VH稱為霍爾電壓�

霍爾效應(yīng)原理

  這種�(xiàn)象的�(chǎn)�,是�?yàn)橥姲雽?dǎo)體片中的載流子在磁場(chǎng)�(chǎn)生的洛侖茲力的作用下,分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積�,因而形成一�(gè)電場(chǎng),稱作霍爾電�(chǎng)。霍爾電�(chǎng)�(chǎn)生的電場(chǎng)力和洛侖茲力相反,它阻礙載流子繼�(xù)堆積,直到霍爾電�(chǎng)力和洛侖茲力相等。這時(shí),片子兩�(cè)建立起一�(gè)�(wěn)定的電壓,這就是霍爾電壓�

  在片子上作四�(gè)電極,其中C1、C2間通以工作電流I,C1、C2稱為電流電極,C3、C4間取出霍爾電壓VH,C3、C4稱為敏感電極。將各�(gè)電極焊上引線,并將片子用塑料封裝起來(lái),就形成了一�(gè)完整的霍爾元件(又稱霍爾片)�

  在上述(1�、(2)、(3)式中VH是霍爾電�,ρ是用來(lái)制作霍爾元件的材料的電阻�,μn是材料的電子遷移�,RH是霍爾系�(shù),l、W、t分別是霍爾元件的�(zhǎng)、寬和厚�,f(I/W)是幾何修正因�,是由元件的幾何形狀和尺寸決定的,I是工作電�,V是兩電流電極間的電壓,P是元件耗散的功�。由(1)�(3)式可�(jiàn),在霍爾元件中,ρ、RH、μn決定于元件所用的材料,I、W、t和f(I/W)決定于元件的�(shè)�(jì)和工�,霍爾元件一旦制�,這些參數(shù)均為常數(shù)。因�,式(1)�(3)就代表了霍爾元件的三種工作方式所得的�(jié)��(1)式表示電流驅(qū)�(dòng)�(2)式表示電壓驅(qū)�(dòng)�(3)式可用來(lái)�(píng)估霍爾片能承受的功率�

  為了精確地測(cè)量磁�(chǎng),常用恒流源供�,令工作電流恒�,因�,被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)�(qiáng)度B可用霍爾電壓�(lái)量度。在一些精密的�(cè)�?jī)x表中,還采用恒溫箱,將霍爾元件置于其�,令RH保持恒定。若使用�(huán)境的溫度變化,常采用恒壓�(qū)�(dòng),因和RH比較起來(lái),μn隨溫度的變化比較平緩,因而VH受溫度變化的影響較小。為獲得盡可能高的輸出霍爾電壓VH,可加大工作電流,同�(shí)元件的功耗也將增��(3)式表�(dá)了VH能達(dá)到的極限——元件能承受的功��

作用與應(yīng)�

  將霍爾翼片開(kāi)�(guān)齒輪形翼片和軸相�,用在汽車點(diǎn)火器中作為點(diǎn)火開(kāi)�(guān),可得到�(zhǔn)確的�(diǎn)火時(shí)間,使汽缸中的汽油充分燃�,既可節(jié)約燃�,又能降低車輛排放的尾氣的污�,已在桑塔那,克萊斯勒等許多名車中使用。將它們用在工�(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)�,可作為�(zhuǎn)速傳感器、位置開(kāi)�(guān)、限位開(kāi)�(guān)、軸編碼�、碼盤掃描器等�

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