霍爾傳感器介紹及工作原理說明

霍爾傳感器是依據(jù)霍爾效應(yīng)制造的一種磁場傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研討金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。后來發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬強(qiáng)得多，應(yīng)用這現(xiàn)象制成的各種霍爾元件，普遍地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)及信息處置等方面?；魻栃?yīng)是研討半導(dǎo)體資料性能的根本辦法。經(jīng)過霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測定的霍爾系數(shù)，可以判別半導(dǎo)體資料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)。

工作原理

由霍爾效應(yīng)的原理知，霍爾電勢的大小取決于：Rh為霍爾常數(shù)，它與半導(dǎo)體材質(zhì)有關(guān)；I為霍爾元件的偏置電流；B為磁場強(qiáng)度；d為半導(dǎo)體資料的厚度。

關(guān)于一個(gè)給定的霍爾器件，當(dāng)偏置電流I固定時(shí)，UH將完整取決于被測的磁場強(qiáng)度B。

一個(gè)霍爾元件普通有四個(gè)引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流I的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。假如兩輸出端構(gòu)成外回路，就會(huì)產(chǎn)生霍爾電流。普通地說，偏置電流的設(shè)定通常由外部的基準(zhǔn)電壓源給出；若精度請(qǐng)求高，則基準(zhǔn)電壓源均用恒流源取代。為了到達(dá)高的靈活度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導(dǎo)磁系數(shù)的鍍膜合金；這類傳感器的霍爾電勢較大，但在0.05T左右呈現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下運(yùn)用。

在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為UH的霍爾電壓。

磁場中有一個(gè)霍爾半導(dǎo)體片，恒定電流I從A到B經(jīng)過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在經(jīng)過霍爾半導(dǎo)體時(shí)向一側(cè)偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。

霍爾電壓隨磁場強(qiáng)度的變化而變化，磁場越強(qiáng)，電壓越高，磁場越弱，電壓越低，霍爾電壓值很小，通常只要幾個(gè)毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強(qiáng)的信號(hào)。若使霍爾集成電路起傳感作用，需求用機(jī)械的辦法來改動(dòng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。下圖所示的辦法是用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪作為控制磁通量的開關(guān)，當(dāng)葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時(shí)，磁場偏離集成片，霍爾電壓消逝。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅(qū)動(dòng)軸的某一位置，應(yīng)用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點(diǎn)火正時(shí)傳感器?；魻栃?yīng)傳感器屬于被動(dòng)型傳感器，它要有外加電源才干工作，這一特性使它能檢測轉(zhuǎn)速低的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。