霍尔传感器的应用

发器、OC门等组成，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。它输出数字量。 其特性如下图所示 其中 Bop 为工作点“开”的磁感应 强度， Brp 为释放点“关”的磁感应强 度。
积成正比的电压，这一现象称 为霍尔效应。所产生的电压叫 霍尔电压。即
U
K
H
IB K H H
------霍尔源自文库件的灵敏度。
K
H

R
H
d
R
H
----霍尔系数，它反映元件霍尔 效应的强弱，由材料性质决定。 单位体积内导电粒子数越少，霍 尔效应越强，半导体比金属导体 霍尔效应强，所以常采用半导体 材料做霍尔元件；
d----霍尔元件的厚度;
图2霍尔效应原理
当磁场和环境温度一定时:霍尔电势与 控制电流I成正比 当控制电流和环境温度一定时: 霍尔 电势与磁场的磁感应强度B成正比 当环境温度一定时: 输出的霍尔电势 与I和B的乘积成正比 测量以上电阻时，应在没有外磁场和 室温变化的条件下进行。
1.2霍尔元件的材料及结构 霍尔元件通常采用的半导体材料有 N型锗，锑化铟、砷化铟、砷化镓及磷 砷化铟、N型硅等。锑化铟元件的灵
当磁场方向不垂直于元件平面，而 是与元件平面的法线成一角度θ时， 实际作用于元件上的有效磁场是其 法线方向的分量，即 Bcos 这时霍尔元件的输出为 U H K H IBcosθ
敏度最高，输出较大，但受温度影 响也较大；砷化铟和锗元件输出虽 然不如锑化铟大，但温度系数小， 线性度也好；砷化镓元件的温度特 性和输出特性好，但价格贵。目前 使用锑化铟霍尔元件的场合较多。 霍尔元件的结构与其制造工艺 有关。例如，体型霍尔元件是将半 导体单晶材料定向切片，经研磨抛 光，然后用蒸发合金法或其他方法 制作欧姆接触电极，最后焊上引线
由霍尔元件及有关电路组成的传 感器称为霍尔传感器。随着微电子
技术的发展，目前霍尔传感器 都已集成化，即把霍尔元件、 放大器、温度补偿电路及稳压 电源或恒流电源等集成在一个 芯片上，由于其外形与集成电 路相同，故又称霍尔集成电路。 霍尔传感器的霍尔材料仍 以半导体硅作为主要材料，按 其输出信号的形式可分为线性 型和开关型两种。当霍尔元件
M
M
（6）不等位电压
在额定激励电流的作用下，当外 加磁场为零时，霍尔输出端之间的开 路电压称为不等位电压，它是由于四 个电极的几何尺寸不对称引起的，使 用时多采用电桥法来补偿不等位电压 引起的误差。 （7）霍尔电压温度系数
在一定磁场强度和激励电流的作用下， 温度每变化1度时，霍尔电压变化的百
分数称为霍尔电压温度系数，它与霍 尔元件的材料有关。 1.4霍尔元件的检测方法 （1）电阻法：一般霍尔元件有立 式 和卧式两种，它们各脚之间阻值有一 定关系，②、④脚间阻值等于③、④ 脚间阻值，①、②脚间阻值等于①、 ③脚间阻值。并且各脚之间阻值为 300Ω～500Ω左右，正、反向测量无 明显差别，否则该元件失效。
作线性测量时，最好选用灵敏度低 一点、不等位电压小、稳定性和线 性度优良的霍尔元件。当霍尔元件 作开关使用时，要选择灵敏度高的 霍尔器件。 2.1线性型霍尔传感器 线性型霍尔传感器是将霍尔元 件、恒流源、线性放大器和射极跟
随器等做在同一芯片上，输出电压 较高，它输出模拟量。其特性如下 图所示
输出电压与外加磁场强度呈线 性关系，如图3所示，可见，在 B1～B2的磁感应强度范围内有较好 的线性度，磁感应强度超出此范围 时则呈现饱和状态。 2.2开关型霍尔传感器 开关型霍尔传感器由稳压电路、 霍尔元件、差分放大器，施密特触
（2）波形法：在通电的情况下，用示 波器接到霍尔元件输出端，应有 0.1Vp-p～0.3Vp-p的方波波形输出，其 脉冲宽度应达到电路要求。
（3）寻迹法：在通电的情况下，用手 转动相应电机或带盘，把寻迹器接在 霍尔元件输出端，应在喇叭中能听到 脉冲放电声，否则该元件损坏。
（4） 模拟法：拆下待测霍尔元件， 在其电源正、负端上加上额定电压 2V～5V，用强磁性物体靠近元件表面 并上下晃动，同时用示波器或寻迹器 在输出端测其输出信号，如无，则该 元件损坏。 2 霍尔集成传感器
一、霍尔元件 二、 霍尔集成传感器 三、 霍尔传感器的应用---霍尔测速仪
1、霍尔元件 1.1霍尔元件及霍尔元件的命名方法
霍尔元件是根据霍尔效应进行磁电 转换的磁敏元件，其典型的工作原理 图如图所示。在金属或半导体薄片相 对两侧面通以控制电流I，在薄片垂直 方向上施加电场B，则在垂直于电流 和磁场的方向上，即另两侧面会产生 一个大小与控制控制电流I和磁场B乘
（3）最大激励电流
I
M
由于霍尔电压随激励电流增大 而增大，在应用中通常希望选用较 大的激励电流,但激励电流增大，霍 尔元件的功耗增大，元件温度升高， 从而引起霍尔电压的温漂增大，因 此，每种型号的元件均规定了相应 的最大激励电流，它的数值从几毫 安到几百毫安。
（4）灵敏度 K H
灵敏度 K H U M IB 它的数值约为 10 m V（mA T） 左右。 （5）最大磁感应强度 BM 磁感应强度超过 B 时，霍尔电 压的非线性误差将明显增大， B 的 数值一般为零点几特[斯特]（T）或 4 几千高斯（Gs ）(1 Gs = 10 T )
并封装。而膜式霍尔元件则是在一块 极薄（0.2mm）的基片上用蒸发或外 延的方法制成一种半导体薄膜，然后 再制作欧姆接触电极，焊接线，并最 后封装。由于霍尔元件的几何尺寸及 电极的位置和大小等均直接影响它输 出的霍尔电压，所以在制作时都要很 严格的要求。
1.3霍尔元件的技术参数
霍尔元件的主要技术参数如下：
（1）输入电阻
R
i
霍尔元件两激励电流端的直流 电阻称为输入电阻。它的数值从几 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 使输入电流变大，最终引起霍尔电 压变化，为了减少这种影响，最好 采用恒流源作为激励源。
（2）输出电阻
R
o
两个霍尔电压输出端之间的电阻 称为输出电阻。它的数值与输入电阻 同一数量级，它也随温度改变而改变。 选择适当的负载电阻与之匹配，可以 使由温度引起的霍尔电压的漂移减至 最小。