霍尔元件的结构及工作原理课件.ppt

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1、第一节霍尔元件的结构及工作原理霍尔效应:半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，导电薄膜越薄，灵敏度就越高。影响霍尔电动势的因数流入激励电流端（a、b）的电流Iab越大，电子和空穴积累得就越多，霍尔电动势也就越高。作用在薄片上的磁感应强度B越强，电子受到的洛仑兹力也越大，霍尔电动势也就越高。薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度等因素对霍尔电动势也有很大的影响。设半导体薄片的厚度为δ，霍尔元件中的电子浓度为n，电子的电荷量为e，则霍尔电动势EH可用下式表

2、示：霍尔电动势与灵敏度式中的n、e、δ在薄片的尺寸、材料确定后均为常数，可令KH=1/(neδ)，则上式可简化为：EH=KHIB式中：KH——霍尔元件的灵敏度。由于金属材料中的电子浓度n很大，所以灵敏度KH非常小。而半导体材料中的电子浓度较小，所以灵敏度比较高。霍尔元件的工作原理分析半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。磁感应强度B为零时的情况cdab磁感应强度B较大时的情况作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势也就越高

3、。霍尔电势EH可用下式表示：EH=KHIBabcd霍尔效应演示当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧（d侧）偏移，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。cdabdabc磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，这时的霍尔电动势为EH=KHIBcos磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势演示结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正比。当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随

4、之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，霍尔电势为同频率的交变电势。aacdb霍尔元件的主要外特性参数最大磁感应强度BM上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少高斯至正的多少高斯？（1T＝104Gs）线性区mV调零后的B/T霍尔元件的主要外特性参数（续）最大激励电流IM:由于霍尔电势随激励电流增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，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激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。以下哪一个激励电流的数值较为妥当？8μA0.8mA

5、8mA80mA霍尔元件的等效电路在a、b、c、d四个端点之间,等效于一个四臂电桥霍尔元件的不等位电动势及调零在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔输出端之间的开路电压称为不等位电动势E0，它是由于4个电极的几何尺寸不对称引起的。霍尔集成电路的调零当UGN3501M感受的磁场为零时，调节5、6、7之间的调零电位器，可使第1引脚相对于第8引脚的输出电压等于零。