霍尔传感器结构及工作原理

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1、霍尔传感器结构及工作原理默认分类  2009-04-0707:49  阅读204   评论0 字号：大大 中中 小小霍尔传感器结构及工作原理一、工作原理...若在如图所示的金属或半导体薄片两端通以控制电流I，在与薄片方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势，的大小正比于控制电流I和磁感应强度B，这一现象称为霍尔效应，利用霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。霍尔电势　　霍尔系数，...式中为载流体的电阻率，为载流子的迁移率，半导体材料（尤其是N型半导体）电阻率较大，载流子迁移率很高，因而可以获得很大的霍尔系数，适于制造霍尔传感器。　　若磁

2、场方向与元件平面成一角度时，则作用在元件上的有效磁场是其法线方向的分量，即，则有...当控制电流的方向或磁场方向改变时，输出电势的方向也将改变，若电流和磁场同时改变方向时，霍尔电势方向不变。　霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强度B，..灵敏度表示在单位磁感应强度和单位控制电流时输出霍尔电势的大小，一般要求越大越好，元件的厚度越薄，越大，所以霍尔元件的厚度都很薄。..当载流材料和几何尺寸确定后，霍尔电势的大小只和控制电流I和磁感应强度B有关，因此霍尔传感器可用来探测磁场和电流，由此可测量压力、振动等。二、结构及其特性分析〔1〕材料与结构、　利用霍尔效应原理工作的半导体器件称霍

3、尔元件。材料的电阻率和电子迁移率越大，霍尔系数越大，输出的越大，为了提高霍尔灵敏度，要求材料的霍尔系数尽可能的大。元件的厚度越小，越大也越大，所以霍尔元件的厚度要小，但太小会使元件的输入、输出电阻增加。　　霍尔元件常用的半导体材料有N型硅（Si）、N型锗（Ge）、锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）、砷化镓（GaAs）等。...霍尔元件在电路中可用两种符号表示，如上图所示。〔2〕主要技术参数.①灵敏度：指元件在单位磁感应强度和单位控制电流下所得到的开路霍尔电压。　②输入电阻：指元件的两控制极之间的等效电阻。　③输出电阻：指两个霍尔电极之间的等效电阻。　　④不等位电势：在额定控制

4、电流作用下，无外加磁场时，由于材料电阻率的不均匀，两个电极不在同一等位面上，霍尔元件的厚度不均匀等原因，在两霍尔电极之间的空载电势。要完全消除霍尔元件的不等位电势很困难，一般要求。　　⑤不等位电阻：不等位电势与额定控制电流之比。　　⑥寄生直流电势：无外加磁场时，交流控制电流通过霍尔元件而在两霍尔电极间产生的直流电势。是由电极与霍尔片之间的非完全欧姆接触而产生的整流效应引起的。　　⑦感应零电势：无控制电流，霍尔元件在交流或脉动磁场中会有电势输出，这个输出就是感应零电势，产生感应零电势的原因是由于霍尔电极引线布置不合理而造成的。3〕电磁特性　霍尔元件的电磁特性包括控制电流（直流式交流

5、）与输出之间的关系，霍尔输出与磁场（恒定或交变）之间的关系，元件的输入或输出电阻与磁场之间的关系等特性。　　①特性在磁场和环境温度一定时，霍尔输出电势与控制电流之间呈线性关系，如图6-5〔a〕所示，直线的斜率称为控制电流灵敏度，用表示....6-11　　由式6-11和6-9可以得到6-12　　②特性　　当控制电流一定时，霍尔元件的开路输出随磁感应强度的增加并不是完全成线性关系，只有当磁感应强度B小于时，的线性度才比较好，　　③特性特性是指霍尔元件的输入（或输出）电阻与磁场之间的关系，霍尔元件的内阻随磁场的绝对值增加而增大，这种现象称磁阻效应。霍尔元件的磁阻效应使霍尔输出降低，尤其

6、在强磁场时，输出降低较多，应想办法予以补偿