测量集成霍尔传感器的灵敏度.ppt

8.3.4 自动供水装置 图8-16 自动供水装置 8.3.5 霍尔元件在磁性材料研究中的应用 图8-17 研究闭合材料试样磁特性的线路框图 8.3.6非接触式键盘开关 图8-18 用霍尔开关集成传感器构成的按钮 本 章 小 结 位于磁场中的静止载流导体，当电流I的方向与磁场强度H的方向垂直时，则在载流导体中平行与H、I的两侧面之间将产生电动势，这个电动势称为霍尔电势，这种物理现象称为霍尔效应。利用霍尔效应原理制成的传感器称为霍尔传感器。 霍尔传感器有分立元件式（简称霍尔元件）和集成式（简称霍尔集成传感器）两种。霍尔元件常用锗、硅、砷化镓、砷化铟及锑化铟等半导体材料制作而成。霍尔集成传感器是将霍尔器件、放大电路、电压调整电路、电流放大输出级、失调调整和线性度调整部分集成在一块芯片上组成的。 霍尔传感器由于具有结构简单、体积小、重量轻、频带宽（从直流到微波）、动态特性好和寿命长、无触点等许多优点，因此在测量技术，自动化技术和信息处理技术等方面有着广泛应用。 思考与练习 1. 试述霍尔效应的定义。 2. 试说明霍尔系数的物理意义。 3. 试述霍尔传感器的主要参数。 4. 试分析霍尔开关集成传感器的组成及各部分的作用。 5. 简述利用霍尔传感器测量电流、磁感应强度、微位移的原理。 6. 试举实例说明霍尔传感器的应用。 第八章 霍尔传感器 8.1 霍尔效应及霍尔元件 8.2 霍尔集成传感器 8.3 霍尔传感器的应用 8.1 霍尔效应及霍尔元件 8.1 霍尔效应及霍尔元件 8.1.1 霍尔效应 位于磁场中的静止载流导体，当其电流I的方向与磁场强度H的方向之间有夹角α时，则在载流导体中平行与H、I的两侧面之间将产生电动势，这一物理现象称为霍尔效应。 如图8-1所示， 图8-1 霍尔效应原理 其洛仑兹力大小可表示为 FL= －q0vB 静电场对电子的作用力 上式连立: 式中: 霍尔系数（m3/C） 霍尔器件的灵敏系数 8.1.2霍尔元件和测量电路 １．霍尔元件 霍尔元件的结构如图8-2所示。 图中的矩形薄片状的立方晶体称为基片，在它的两垂侧面上各装有一对电极，电极1-1用以加激励电压或流过激励电流，故称为激励电极，电极2-2作为霍尔电势UH的输出，故称为霍尔电极，基片的尺寸要求厚度d越薄越好，d越薄，霍尔元件的灵敏系数 越大，在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂封装作为外壳。图8-3是霍尔元件的通用图形符号。 图8-2 外形结构示意图 图8-3 图形符号 2．霍尔元件的测量电路 (1)基本测量电路 霍尔元件的基本测量电路如图8-5所示。激励电流由电压源E供给，其大小由可变电阻来调节。 8-5基本测量电路 (2)霍尔元件的输出电路 在实际应用中，要根据不同的使用要求采用不同的连接电路方式。如在直流激励电流情况下，位了获得较大的霍尔电压，可将几块霍尔元件的输出电压串联，如图8-6（a）所示。在交流激励电流情况下，几块霍尔元件的输出可通过变压器接成如图8-6（b）的形式，以增加霍尔电压或输出功率。 (a) 直流激励 (b) 交流激励 图8-6 霍尔元件的输出电路 8.1.3 霍尔元件的主要特性参数 1．输入电阻Ri和输出电阻Ro 定义霍尔元件激励电极之间的电阻称为输入电阻Ri。霍尔电极之间的电阻称为输出电阻Ro 2．额定激励电流IN和最大允许激励电流Imax 霍尔元件在空气中产生的温升为10℃时，所对应的激励电流称为额定激励电流IN。以元件允许的最大温升为限制，所对应的激励电流称为最大允许激励电流Imax。 3．不等位电势和不等位电阻 当霍尔元件的激励电流为额定值IN时，若元件所处位置的磁感应强度为零，则它的霍尔电势应该为零，但实际不为零，这时测得的空载霍尔电势称为不等位电势。 产生原因:主要由霍尔电极安装不对称造成的,由于半导体材料的电阻率不均匀、基片的厚度和宽度不一致、霍尔电极与基片的接触不良（部分接触）等原因，即使霍尔电极的装配绝对对称，也会产生不等位电势。 补偿方法: 任意两相邻的电极之间可视为一个等效电阻,则霍尔元件可视为一四臂电桥,要不等位电势为0,只需电桥输出为零即