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Chapter 5 Hall effect sensor In this chapter, we will learn the working theory of Hall effect sensor, the characteristic of Hall effect sensor and its applications. Structure and working theory of Hall effect component The Hall effect consists of the generation of a difference in electric potential across a current-carrying conductor or semiconductor while in a magnetic field perpendicular to the current. Edwin H. Hall discovered this effect in gold in 1879. Increase the applied magnetic field B, the Hall voltage UH increases. UH=KH IB i: primary current. Demo of Hall effect 当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力(Lorentz Force)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 (Hall electric potential) 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 UH=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 : II. Hall effect IC (霍尔集成电路) 霍尔集成电路可分为线性型(linear)和开关型(on-off)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 Characteristic of On-off Hall IC (开关型霍尔集成电路的史密特输出特性) 磁滞（回差）（hysteresis)越大，抗振动干扰能力就越强。 III Application of Hall effect sensor(霍尔传感器的应用) 霍尔电势是关于I、B、? 三个变量的函数，即 EH=KHIBcos? 。利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。 霍尔特斯拉计（高斯计） 霍尔元件 霍尔高斯计（特斯拉计）的使用 霍尔元件 霍尔传感器用于测量磁场强度 霍尔元件 霍尔转速表 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。 霍尔转速表原理 当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。 霍尔转速表的其他安装方法 只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变化。 霍尔式无触点汽车电子点火装置 采用霍尔式无触点电子点火装置能较好地克服汽车合金触点点火时间不准确、触点易烧坏、高速时动力不足等缺点。 霍尔式无触点汽车电