56124自动检测技术赖电子课件第9章传感器.pdfVIP

第九章 霍尔传感器 第一节 霍尔传感器的工作原理 第二节 集成霍尔传感器 第三节 霍尔传感器的应用 传感器是利用半导体材料的 效应进 量的一种传感器。它 可以直接测量磁场及微位移量，也可 以间接测量液位、压力等工业生产过 程参数。 本章教学要求 霍尔式传感器的工作原理 霍尔元件的特性及补偿 开关型集成霍尔传感器 线性集成霍尔传感器 霍尔传感器的应用 第一节 霍尔传感器的工作原理 一、霍尔效应 半导体置于磁场中，通入电流，若电流与磁场垂直， 则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这 种现象称为 效应。 霍尔效应原理 厚 长 宽 霍尔电势 磁感应强度 控制电流 半导体材料的长、宽、厚分别为ｌ、ｂ和ｄ。 在与ｘ轴相垂直的两个端面Ｃ和Ｄ上做两个金属电 极，称为控制电极。在控制电极上外加一电压Ｕ， 材料中便形成一个沿ｘ方向流动的电流 Ｉ，称为控 制电流。 设图中的材料是Ｎ型半导体，导电的载流子是 电子。在ｚ轴方向的磁场作用下，电子将受到一个 沿ｙ轴负方向的力的作用 这个力就是 力。 力 F gvB L 载流子电荷 载流子运动速度 磁感应强度 在 力的作用下，电子向一侧偏转，使 该侧形成负电荷的积累，另一侧则形成正电荷的 积累。这样，Ａ、Ｂ两端面因电荷积累而建立了 一个电场Ｅ ，称为 电场。该电场对电子的作 Ｈ 用力与 力的方向相反，即 电荷的继续 积累。当电场力与 力相等时，达到动态平 衡。 电场强 E = vB H 度 电压 U H = EH b = vBb 当材料中的电子浓度为ｎ时，有如下关系式： 控制电流 载流子运动速度 I nqbdv I v = nqdb 电压 霍尔系数 霍尔灵敏度 结论： • 电压UH 与材料的性质有关。在半导体材料中， 由于电子的迁移率比空穴的大，所以 元件一般采 用Ｎ型半导体材料。 • 电压U 与元件的尺寸有关。d 愈小，K 愈大， H H 灵敏度愈高，所以 元件的厚度都比