《传感器与检测技术》-5.2-霍尔传感器.ppt

减小霍尔元件的温度误差选用温度系数小的元件采用恒温措施采用恒流源供电恒流源温度补偿霍尔元件的灵敏系数也是温度的函数，它随温度的变化引起霍尔电势的变化，霍尔元件的灵敏系数与温度的关系大多数霍尔元件的温度系数α是正值时，它们的霍尔电势随温度的升高而增加（1+α△t）倍。同时，让控制电流I相应地减小，能保持KHI不变就抵消了灵敏系数值增加的影响恒流源温度补偿电路当霍尔元件的输入电阻随温度升高而增加时，旁路分流电阻自动地加强分流，减少了霍尔元件的控制电流RP怎么设计RP的值？？？控制电流温度升到T时，电路中各参数变为式中，δ——霍尔元件输入电阻温度系数；β——分流电阻温度系。为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足:升温前、后的霍尔电势不变，经整理，忽略高次项后得用上式即可计算出分流电阻及所需的温度系数值5.2霍尔传感器5.2.1霍尔传感器工作原理5.2.2霍尔元件的结构和基本电路5.2.3霍尔元件的主要特性参数5.2.4霍尔元件误差及补偿5.2.5霍尔式传感器的应用5.2.5霍尔式传感器的应用优点:结构简单，体积小，重量轻，频带宽，动态特性好和寿命长应用：电磁测量：测量恒定的或交变的磁感应强度、有功功率、无功功率、相位、电能等参数；自动检测系统：多用于位移、压力的测量。1.微位移和压力的测量测量原理： 霍尔电势与磁感应强度成正比，若磁感应强度是位置的函数，则霍尔电势的大小就可以用来反映霍尔元件的位置。应用： 位移测量、力、压力、应变、机械振动、加速度产生梯度磁场的示意图位移量较小，适于测量微位移和机械振动霍尔式压力传感器弹簧管磁铁霍尔片加速度传感器2.磁场的测量 在控制电流恒定条件下，霍尔电势大小与磁感应强度成正比，由于霍尔元件的结构特点，它特别适用于微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场参数的测量。霍尔电势是磁场方向与霍尔基片法线方向之间夹角的函数。应用：霍尔式磁罗盘、霍尔式方位传感器、霍尔式转速传感器Endthe5.2**********5.2霍尔传感器5.2.1霍尔传感器工作原理5.2.2霍尔元件的结构和基本电路5.2.3霍尔元件的主要特性参数5.2.4霍尔元件误差及补偿5.2.5霍尔式传感器的应用置于磁场中的静止载流导体：磁感应强度B为零时的情况cdab5.2.1霍尔传感器的工作原理现象:UH=0磁感应强度B较大时的情况作用在导体或半导体薄片上的磁场强度B越强，产生的电场电势UH越强.UH=0cdab霍尔效应演示UH当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向一侧偏移，使该侧形成负电荷的积累，另一侧则形成正电荷的积累，形成内静电场，即霍尔电场。现象分析:此电场阻止电子的继续偏移,当电场力与洛仑兹力相等时，达到动态平衡。式中，e为电子的电荷量；ｖ为电子的运动速度；Ｂ为磁场的磁感应强度;EH为电场的强度。作用力分析:霍尔电势霍尔电场作用于电子的力洛仑兹力讨论：霍尔电势UH与B、I及导体厚度d成什么关系呢？当两作用力相等时电荷不再向两边积累，达到动态平衡：当两作用力相等时电荷不再向两边积累，达到动态平衡：霍尔电势：霍尔电场的强度为：EH=vB当两作用力相等时电荷不再向两边积累，达到动态平衡：霍尔电势：霍尔电场的强度为：EH=vB当两作用力相等时电荷不再向两边积累，达到动态平衡：流经载流子的电流I与载流子速度v之间有关系：霍尔电势：霍尔电场的强度为：EH=vB式中n为载流子的浓度．∴载流子速度v霍尔电势UH记霍尔常数记霍尔片的灵敏系数成正比和导体厚度d成反比.可见霍尔电势UH与B、I故霍尔元件常常制成薄片形状，近似1微米。只能用半导体材料作霍尔元件？霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率与电子迁移率μ的乘积。若要霍尔效应强，则希望有较大的霍尔系数RH，因此要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。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，故只有半导体材料才适于制造霍尔片。N型材料电阻率P型材料电阻率磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势若磁感应强度B与霍尔元件的法线成某一角度?，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?结论