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第九章 霍尔传感器 本章主要学习霍尔传感器 的工作原理、霍尔集成电路的特性及其在检测技术中的应用，还涉及磁场测量技术。 第一节 霍尔元件的结构及工作原理 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 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。霍尔电势EH可用下式表示： EH=KH IB 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，向内侧偏移，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。 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?，这时的霍尔电势为 EH=KHIBcos? 霍尔元件的主要外特性参数 最大磁感应强度BM 霍尔元件的主要外特性参数（续） 最大激励电流IM : 第二节 霍尔集成电路 霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 线性型霍尔特性 右图示出了具有双端差动输出特性的线性霍尔器件的输出特性曲线。当磁场为零时，它的输出电压等于零；当感受的磁场为正向（磁钢的S极对准霍尔器件的正面）时， 输出为正；磁场反向时，输出为负。 开关型霍尔集成电路 开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门由高阻态变为导通状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍尔器件如UGN3020等。 开关型霍尔集成电路的外形及内部电路 开关型霍尔集成电路（OC门输出）的接线 请按以下电路，将下一页中的有关元件连接起来. 开关型霍尔集成电路与继电器的接线 开关型霍尔集成电路的史密特输出特性 回差越大，抗振动干扰能力就越强。 出去活动一下 * * 霍尔元件是一种四端元件 磁感应强度B为零时的情况 c d a b c d a b 结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电势。 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？ 线性区 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？ 5μA 0.1mA 2mA 80mA 线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件如UGN3501等。 线性型三端 霍尔集成电路 请画出线性范围 OC门 施密特 触发电路 双端输入、 单端输出运放 霍尔 元件 . Vcc ? 当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少特斯拉时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔IC，到多少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？ *