磁敏式传感器.ppt

检测磁场是霍尔式传感器最典型的应用之一。将霍尔器件做成各种形式的探头，放在被测磁场中，使磁力线和器件表面垂直，通电后即可输出与被测磁场的磁感应强度成线性正比的电压。6.4磁敏式传感器的应用第63页，共91页，星期日，2025年，2月5日6.4磁敏式传感器的应用第64页，共91页，星期日，2025年，2月5日式中，为形状效应系数，其修正值如表6-1所示。6.2霍尔传感器0.51.01.52.02.53.04.00.3700.6750.8410.9230.9670.9840.996表6-1形状效应系数第31页，共91页，星期日，2025年，2月5日◆一般金属材料载流子迁移率很高，但电阻率很小；而绝缘材料电阻率极高，但载流子迁移率极低。故只有半导体材料适于制造霍尔片。目前常用的霍尔元件材料有：锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。其中N型锗容易加工制造，其霍尔系数、温度性能和线性度都较好。N型硅的线性度最好，其霍尔系数、温度性能同N型锗相近。锑化铟对温度最敏感，尤其在低温范围内温度系数大，但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔系数较小，温度系数也较小，输出特性线性度好。书中表6-2为常用国产霍尔元件的技术参数。6.2霍尔传感器第32页，共91页，星期日，2025年，2月5日霍尔元件的结构很简单，它由霍尔片、引

线和壳体组成，如图6-6（a）所示。霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片，引出四个引线。1、1′两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；2、2′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。在电路中霍尔元件可用两种符号表示，如图6-6（b）所示。6.2霍尔传感器2）霍尔元件基本结构第33页，共91页，星期日，2025年，2月5日第34页，共91页，星期日，2025年，2月5日3）霍尔元件基本特性●额定激励电流和最大允许激励电流●输入电阻和输出电阻●不等位电势和不等位电阻●寄生直流电势●霍尔电势温度系数6.2霍尔传感器图6-7不等位电阻第35页，共91页，星期日，2025年，2月5日1．额定功耗P0霍尔元件在环境温度T=25℃时，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）霍尔元件基本特性

第36页，共91页，星期日，2025年，2月5日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，它是由霍尔电极2和之间的电阻决定的，r0称不等位电阻。第37页，共91页，星期日，2025年，2月5日5.寄生直流电势当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，霍尔电极的输出有一个直流电势。控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆接触时，会产生整流效应。两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不同产生温差电势。第38页，共91页，星期日，2025年，2月5日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