磁电式（霍尔）传感器培训课件.pptVIP

工作原理：假设在N型半导体薄片上通以电流I， 则半导体中的自由电荷沿着和电流相反的方向运 动，由于在垂直于半导体薄片平面的方向施加磁 场B，所以电子受到洛仑兹力 FL的作用向一边偏转，并使该 边形成电子积累，而另一边则 为正电荷的积累,于是形成电 场，该电场阻止运动电子的继 续偏转。 霍尔电势UH的大小： 式中： RH—霍尔系数（m3/C） I—控制电流（I） B—磁感应强度（T ） d—霍尔元件厚度（m） 霍尔系数RH=ρμ，ρ为载流子的电阻率，μ为 载流子的迁移率。 令：KH=RH/d 称霍尔元件的灵敏度 则：UH=KHIB UH=KHIB 霍尔元件的灵敏度KH—就是指单位磁感应强度和 单位控制电流作用时，所能输出的霍尔电势的大小 当控制电流的方向或磁场的方向改变时，输出电 动势的方向也将改变。但当磁场与电流同时改变方 向时，霍尔电动势极性不变。 如果磁感应强度B和元件平面法线成一角度θ时 则作用在元件上的有效磁场是其法线方向的分量： UH=KHIBcosθ 如图所示，电桥臂的四个电阻分别是r1、r2、r3、 r4，当两个霍尔电极c、d处在同一等位面上时， r1=r2=r3=r4这时电桥平衡，不等位电势U0=0，当两 个霍尔电极不在同一等位面上时，电桥不平衡，不 等位电势不等于零，此时可 根据c、d两点电位的高低， 判断应在某一桥臂上并联一 定电阻，使电桥达到平衡， 从而使不等位电势为零。 如图为交流供电情况。控制电流端串联，各元 件输出端接输出变压器B的初级绕组，变压器的 次级便有霍尔电势信号叠加值输出。 霍尔电势一般为毫伏级输出，所以实际使用时都采用运 算放大器将信号进行放大。霍尔元件的体积一般较小。 可以与放大电路一起集成在一块很小的晶片上，便于微 型化。霍尔元件大体分为线性测量和开关状态两种使用 方式。 本章要点： 霍尔式传感器原理 霍尔传感器的应用 * * 传感器原理及工程应用 第7章 磁电式传感器 霍尔式传感器 概述 传感器原理及工程应用 第7章???????磁电式传感器 利用霍尔效应制成的传感器称霍尔式传感器，是基于磁电转换原理，把磁学物理量转换成电信号。 .随着半导体技术的发展，磁敏元件得到应用和发展，广泛用于自动控制、信息传递、电磁场、生物医学等方面的电磁、压力、加速度、振动测量。 特点：结构简单、体积小、动态特性好、寿命长。 磁敏传感器 磁学量 电信号 霍尔式传感器. 传感器原理及工程应用 第7章???????磁电式传感器 霍尔传感器测转速 概述 霍尔传感器就是基于霍尔效应，把一个导体（半导体薄片）两端通以控制电流I，在薄片垂直方向施加磁感强度B的磁场，在薄片的另外两侧会产生一个与控制电流I和磁场 强度B的乘积成比例的电动势。 通电的导体（半导体）放 在磁场中，电流I与磁场B方 向垂直，在导体另外两侧 会产生感应电动势，这种现 象称霍尔效应。 7.2 霍尔式传感器 7.2.1 霍尔效应及霍尔元 传感器原理及工程应用 第7章???????磁电式传感器 1.霍尔效应 传感器原理及工程应用 第7章???????磁电式传感器 7.2 霍尔式传感器 7.2.1 霍尔效应及霍尔元件 1.霍尔效应 7.2 霍尔式传感器 7.2.1 霍尔效应及霍尔元 传感器原理及工程应用 第7章???????磁电式传感器 1.霍尔效应 传感器原理及工程应用 第7章???????磁电式传感器 7.2 霍尔式传感器 7.2.1 霍尔效应及霍尔元 1.霍尔效应 1) 霍尔电压UH与材料的性质有关。根据公式，材料的ρ、μ大，RH就大。金属的μ虽然很大，但ρ很小，故不宜做成霍尔元件。在半导体材料中，由于电子的迁移率比空穴的大，且μnμp，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。 2) 霍尔电压UH与元件的尺寸有关。 根据公式d 愈小，霍尔灵敏度愈高，所以霍尔元件的厚度都比较薄。 3）霍尔电压UH与控制电流及磁场强度有关。根据公式UH正比于I及B。当控制电流I恒定时B愈大UH愈大。当磁场改变方向时， UH也改变方向。同样，当霍尔灵敏度及磁感应强度B恒定时，增加控制电流I，也可以提高霍尔电压UH的输出。 RH=ρμ 讨论： 7.2 霍尔式传感器 7.2.2 霍尔传感器基本电路 传感器原理及工程应用 第7章???????磁电式传感器 霍尔晶体外形矩形薄片有 四根引线，两端加激励两端为 输出；电源E产生控制电流I； 负载RL，R可调,调节控制电流， B磁场与元件面垂直（向里）。 .实测中可把I*B作输入， 也可把I或B单独做输入。 而霍尔电势输出测量