第8章 霍尔传感器ppt课件.ppt

《第8章 霍尔传感器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第8章霍尔传感器8.1霍尔元件8.1.1基本结构8.1.2霍尔效应8.1.3主要技术参数8.2霍尔元件的使用8.2.1霍尔元件的连接8.2.2霍尔元件的常用电路8.2.3霍尔元件的测量误差及其补偿8.3霍尔传感器的常见型号8.4霍尔传感器的应用8.1　霍尔元件8.1.1基本结构霍尔元件是将一种半导体四端薄片（霍尔片），做成正方形，在薄片上焊有两对电极引出线，然后采用非导磁金属或陶瓷或环氧树脂封装制成的。霍尔元件的元件结构如图8-1所示，引出的电极其中一对为控制电流端，一般以红色导线标记，另一对为霍尔电势输出端，常用绿色导线标记。8.1.2霍尔效应如图8-2所示的一块N型半导体薄片

2、，其长度为L，宽度为l，厚度为d。在垂直于该半导体薄片平面的上方，施加磁感应强度为B的磁场，在半导体薄片相对的两边通以控制电流I，当N型半导体中的载流子（电子）沿着电流I相反地方向运动时，受到洛仑兹力FL的作用，使电子偏向一端，产生负电荷的积聚，而另一端面则为正电荷积聚，产生了静电场，即霍尔电场。霍尔电场对电子的作用力FE与洛仑兹力FL方向相反，将阻止电子继续偏转，最后形成动态平衡，此时在半导体薄片电荷积聚的两边将产生一个与控制电流I和磁感应强度B乘积成正比的电势UH，这一现象称为霍尔效应，该电势称为霍尔电势。8.1.3主要技术参数1．额定功耗P0霍尔元件在环境温度T=25℃时，

3、允许通过霍尔元件的电流I和电压E的乘积，分最小、典型、最大三档，单位为mW。当供给霍尔元件的电压确定后，根据额定功耗可以知道额定控制电流I，因此有些产品提供控制电流，则不给出额定功耗P0。2．输入电阻Ri霍尔元件两控制电流端的直流电阻称为输入电阻Ri。它的数值从几十欧到几百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入控制电流I变大，最终引起霍尔电动势变大。为了减小这种影响，最好采用恒流源作为激励源。3．输出电阻R0两个霍尔电势输出端之间的电阻称为输出电阻R0，它的数值与输入电阻为同一数量级。它也随温度改变而改变。选择适当的负载电阻RL与之匹配，可以使由温度引起的霍

4、尔电动势的漂移减至最小。4．不等位电动势U0在额定控制电流下，当外加磁场为零时，霍尔元件输出端之间的开路电压称为不等位电动势U0，它是由于四个电极的几何尺寸不对称引起的，使用时多采用电桥法来补偿不等位电动势引起的误差。5．灵敏度KH霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流作用下的空载霍尔电势值，称为霍尔元件的灵敏度KH。6．霍尔电动势温度系数α在一定磁场强度和控制电流的作用下，温度每变化1℃时霍尔电动势变化的百分数称为霍尔电动势温度系数，它与霍尔元件的材料有关，一般约为0.1%／℃，在要求较高的场合下，应选择低温漂的霍尔元件。7．最大控制电流Im由于霍尔电势随控制电流增大而增大，故

5、在应用中总希望选用较大的控制电流。但控制电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大控制电流Im，它的数值从几毫安至几十毫安。8.２霍尔元件的使用8.2.1霍尔元件的连接为了得到较大的霍尔电压输出，可以把几个霍尔元件输出串联起来，但是控制电流必须并联，如图8-3（a）所示，不能接成图8-3（b）那样，因为控制电流串联起来将有大部分控制电流被相连的霍尔电势输出端短接，使霍尔元件不能正常工作。I（b）错误接法R1R2adcb（a）正确接法图8-3霍尔元件输出叠加连接当元件的控制电流采用交流时，还可采用图8-4的方式增加

6、霍尔输出电势和输出功率，此时霍尔元件的控制电流端串联，而各元件的输出分别接至输出变压器的各初级，变压器的次级获得霍尔输出信号的叠加。若输出信号小，则可用差分放大器放大，如图8-5所示。I图8-5霍尔元件输出的放大电路示意图图8-4交流时霍尔元件输出的叠加8.2.2霍尔元件的常用电路1．霍尔元件的基本测量电路霍尔元件的基本测量电路如图8-6所示。图8-6霍尔元件的基本测量电路2．霍尔电势的输出电路霍尔元件是一种四端器件，本身不带放大器，且霍尔电势一般在毫伏量级。因此，在实际使用时必须加差分放大器。霍尔元件大体分为线性测量和开关状态两种使用方式，因此，输出电路有如图8-7所示两种结构

7、。当霍尔元件作线性测量时，最好选用灵敏度低一点、不等位电势小、稳定性和线性度优良的霍尔元件。当霍尔元件作开关使用时，要选择灵敏度高的霍尔元件。3．霍尔集成元件霍尔集成元件是将霍尔元件和放大器等集成在一块芯片上，可分为线性和开关型两大类，有三端T形单端输出和八脚双列直插型双端输出两种结构。霍尔集成线性元件将霍尔元件和恒流源、线性放大器等集成在一个芯片上。例如UGN3501，如图8-8所示。开关型霍尔集成元件是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、OC门等电路集成在同一个芯片上