傳感器技術(shù)霍爾式傳感器1霍爾傳感器是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)進行測量的一種磁霍爾傳感器是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)進行測量的一種磁敏式傳感器，一般由鍺、硅、銻化銦、砷化銦等半導(dǎo)體材料敏式傳感器，一般由鍺、硅、銻化銦、砷化銦等半導(dǎo)體材料制成。制成。它可以直接測量磁場及微位移量，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電磁、壓它可以直接測量磁場及微位移量，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電磁、壓力、加速度、振動等的測量領(lǐng)域。力、加速度、振動等的測量領(lǐng)域。目前霍爾傳感器已從分立元件發(fā)展到了集成電路的階段，正目前霍爾傳感器已從分立元件發(fā)展到了集成電路的階段，正越來越受到人們的重視，應(yīng)用日益廣泛。越來越受到人們的重視，應(yīng)用日益廣泛。傳感器技術(shù)霍爾式傳感器2在與磁場垂直的在與磁場垂直的N型半導(dǎo)體薄片上通以電流型半導(dǎo)體薄片上通以電流I，由于，由于N型半導(dǎo)體的載流子為電型半導(dǎo)體的載流子為電子，因此電子將沿與電流相反的方向運動。由于洛侖磁力的作用，電子發(fā)生子，因此電子將沿與電流相反的方向運動。由于洛侖磁力的作用，電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，一側(cè)形成電子累積，另一側(cè)形成正電荷累積，于是元件的橫向便形成偏轉(zhuǎn)，一側(cè)形成電子累積，另一側(cè)形成正電荷累積，于是元件的橫向便形成了電場。該電場阻止電子繼續(xù)向側(cè)面偏移，了電場。該電場阻止電子繼續(xù)向側(cè)面偏移，當電子所受電場力當電子所受電場力 與洛侖茲與洛侖茲力力 相等時，電子的累積達到動態(tài)平衡。這時在兩端橫面之間建立的電場稱相等時，電子的累積達到動態(tài)平衡。這時在兩端橫面之間建立的電場稱為霍爾電場為霍爾電場 ，相應(yīng)的電勢稱為霍爾電勢，相應(yīng)的電勢稱為霍爾電勢 EfLfHEHUN型半導(dǎo)體薄片型半導(dǎo)體薄片0Lfq vB00HEHUfq Eqbh為霍爾片的靈敏度系數(shù)為霍爾片的靈敏度系數(shù)HKHHUK IB經(jīng)過分析：經(jīng)過分析：傳感器技術(shù)霍爾式傳感器3根據(jù)霍爾輸出與控制電流和磁感應(yīng)強度的乘積成正比的關(guān)系根據(jù)霍爾輸出與控制電流和磁感應(yīng)強度的乘積成正比的關(guān)系可知，霍爾元件主要用在下述三個方面：可知，霍爾元件主要用在下述三個方面：1）保持元件的控制電流恒定，則元件的輸出正比于磁感應(yīng)強度。）保持元件的控制電流恒定，則元件的輸出正比于磁感應(yīng)強度。因此，可以測定恒定和交變磁感應(yīng)強度，如高斯計；同時凡是能轉(zhuǎn)因此，可以測定恒定和交變磁感應(yīng)強度，如高斯計；同時凡是能轉(zhuǎn)化為磁感應(yīng)強度變化的量都能進行測量，如位移、角度、轉(zhuǎn)速和加化為磁感應(yīng)強度變化的量都能進行測量，如位移、角度、轉(zhuǎn)速和加速度等。速度等。2）保持元件感受的磁感應(yīng)強度不變時，則元件的輸出正比于控制電）保持元件感受的磁感應(yīng)強度不變時，則元件的輸出正比于控制電流。因此，主要的應(yīng)用有交、直流的電流表、電壓表等；同時凡能流。因此，主要的應(yīng)用有交、直流的電流表、電壓表等；同時凡能轉(zhuǎn)換為電流變化的量，均能進行測量。轉(zhuǎn)換為電流變化的量，均能進行測量。3）當元件的控制電流和磁感應(yīng)強度均變化時，元件輸出與兩者乘積）當元件的控制電流和磁感應(yīng)強度均變化時，元件輸出與兩者乘積成正比。因此，它可用于乘法、功率等的測量，如乘法計、功率計成正比。因此，它可用于乘法、功率等的測量，如乘法計、功率計等。等。HHUBK I傳感器技術(shù)霍爾式傳感器4霍爾元件的組成：由霍爾片、四根引線和殼體組成，如下圖示?；魻栐慕M成：由霍爾片、四根引線和殼體組成，如下圖示?；魻栐且换魻栐且环N四端元件種四端元件型號命名方法：型號命名方法：傳感器技術(shù)霍爾式傳感器5霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體薄片?；魻柶且粔K矩形半導(dǎo)體薄片?？刂齐娏鞫艘€控制電流端引線（激勵電極）（激勵電極）霍爾電勢輸出端引線霍爾電勢輸出端引線（霍爾電極）（霍爾電極）基本電路形式基本電路形式HHUK IB傳感器技術(shù)霍爾式傳感器6 霍爾元件及霍爾傳感器的應(yīng)用十分廣泛。在測量領(lǐng)域，可霍爾元件及霍爾傳感器的應(yīng)用十分廣泛。在測量領(lǐng)域，可用于測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等；在通信領(lǐng)用于測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等；在通信領(lǐng)域，可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻以及微波域，可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻以及微波功率測量等；在自動化技術(shù)領(lǐng)域，可用于無刷直流電機、速度功率測量等；在自動化技術(shù)領(lǐng)域，可用于無刷直流電機、速度傳感、位置傳感、自動記數(shù)、接近開關(guān)、霍爾自整角機構(gòu)成的傳感、位置傳感、自動記數(shù)、接近開關(guān)、霍爾自整角機構(gòu)成的伺服系統(tǒng)和自動電力拖動系統(tǒng)等。伺服系統(tǒng)和自動電力拖動系統(tǒng)等。 傳感器技術(shù)霍爾式傳感器7（1）簡易高斯計）簡易高斯計 霍爾元件及傳感器廣泛用于磁場測量。圖為一個簡易高斯計電路，它直霍爾元件及傳感器廣泛用于磁場測量。圖為一個簡易高斯計電路，它直接采用線性型霍爾傳感器接采用線性型霍爾傳感器 UGN-3501M。 傳感器技術(shù)霍爾式傳感器8（2）計數(shù)裝置）計數(shù)裝置 下圖是一個應(yīng)用霍爾傳感器對鋼球進行計數(shù)的裝置及電路。下圖是一個應(yīng)用霍爾傳感器對鋼球進行計數(shù)的裝置及電路。 傳感器技術(shù)霍爾式傳感器9（3）霍爾接近開關(guān)）霍爾接近開關(guān) 利用開關(guān)型霍爾集成電路制作的接近開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強利用開關(guān)型霍爾集成電路制作的接近開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強的特點，如圖所示。的特點，如圖所示。 傳感器技術(shù)霍爾式傳感器10（4）霍爾轉(zhuǎn)速表）霍爾轉(zhuǎn)速表 霍爾轉(zhuǎn)速表如圖霍爾轉(zhuǎn)速表如圖 所示。所示。 傳感器技術(shù)霍爾式傳感器11（5）角位移測量儀）角位移測量儀 角位移測量儀其結(jié)構(gòu)如圖所示。角位移測量儀其結(jié)構(gòu)如圖所示。 傳感器技術(shù)霍爾式傳感器12（6）功率計）功率計 因為磁場因為磁場BIL，而負載電壓，而負載電壓VL用以產(chǎn)生樣品電流用以產(chǎn)生樣品電流I=VL/RVL（這里（這里R是比是比樣品和樣品和RL大得多的串聯(lián)電阻），則大得多的串聯(lián)電阻），則Hall電壓電壓VHIBVL IL。所以，測量出。所以，測量出Hall電壓電壓VH，即可直接得知負載，即可直接得知負載RL所消耗的功率所消耗的功率VLIL。傳感器技術(shù)霍爾式傳感器13作作 業(yè)業(yè) 有一霍爾元件，其靈敏度為有一霍爾元件，其靈敏度為K KH H1.2mV/mA.kGs 1.2mV/mA.kGs 把它放在把它放在一個梯度（一個梯度（dB/dxdB/dx）為）為5kGs/mm5kGs/mm的磁場中，如果額定控制電的磁場中，如果額定控制電流是流是20mA20mA，設(shè)霍爾元件在平衡點附近作，設(shè)霍爾元件在平衡點附近作 擺動，問輸出電壓可達多少毫伏？擺動，問輸出電壓可達多少毫伏？0.01mm