THS119线性霍尔元件
线性霍尔元件的原理及应用
线性霍尔元件的原理及应用1. 线性霍尔元件的原理线性霍尔元件是一种基于霍尔效应的电子器件，由霍尔传感器和信号调理电路组成，常用于测量和检测磁场强度。
其原理基于霍尔效应，通过施加磁场和电流，产生霍尔电压，进而测量磁场强度。
1.1 霍尔效应霍尔效应是指在垂直于电流和磁场方向的平面内，施加磁场后，电流所在方向上会产生一种电势差，即霍尔电势。
霍尔电势和磁场强度成正比，与电流方向、电荷载流子的类型有关。
1.2 线性霍尔元件的结构线性霍尔元件通常由霍尔片（霍尔传感器）、磁场导向件、电源电路和信号调理电路等组成。
霍尔片是关键部件，其结构包括两个平行的导电平面，中间为霍尔电势感应区域。
1.3 线性霍尔元件的工作原理工作时，电流通过霍尔片，施加磁场与电流垂直，产生霍尔电势。
信号调理电路测量霍尔电势，并将其转换为线性输出电压或电流信号。
2. 线性霍尔元件的应用线性霍尔元件在许多领域中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：2.1 磁场检测和测量由于线性霍尔元件对磁场的灵敏度较高，常用于磁场的检测和测量。
例如，可以用于测量电机中的磁场分布，检测地磁场变化，以及用于传感器和仪表等领域。
2.2 位置和速度检测线性霍尔元件可以用于检测物体的位置和速度。
通过将线性霍尔元件与磁条或磁铁等物体结合使用，可以实现位置和速度的准确检测，常见的应用有汽车转向角度检测、磁悬浮列车的位置控制等。
2.3 电流传感和电能测量线性霍尔元件还可以用于电流的传感和电能的测量。
将线性霍尔元件与电流回路相连，通过测量产生的霍尔电势，可以准确测量电流的大小，常见的应用有电动车电流检测、电能表等。
2.4 磁场控制和位置反馈线性霍尔元件还可以用于磁场控制和位置反馈。
通过控制外部磁场的强度和方向，可以对物体进行定位和控制，常见的应用有磁悬浮系统、机器人控制等。
3. 总结线性霍尔元件是基于霍尔效应的电子器件，通过测量霍尔电势来实现对磁场强度的检测和测量。
其广泛应用于磁场检测、位置和速度检测、电流传感、磁场控制等领域。
霍尔传感器制作实训报告
佛山职业技术学院实训报告课程名称传感器及应用报告内容霍尔传感器制作与调试专业电气自动化技术班级08152姓名陈红杰学号31二0一0年六月佛山职业技术学院《传感器及应用》霍尔传感器制作实训报告班级 08152 学号 31姓名陈红杰时间2009-2010第二学期指导老师张教雄谢应然项目名称霍尔传感器电路制作与调试一、实验目的与要求：1.对霍尔传感器的实物（电路部分）进行一个基本的了解。
2.了解双层PCB板以及一定（霍尔传感器）的焊接排版的技术和工艺。
二、实验仪器、设备与材料：1.认识霍尔传感器（电路部分）的元件（附图如下）：2.焊接电路PCB板（双层）和对电路设计的排版工艺的了解。
3.对霍尔传感器的电路原理图进行基本的分析（附图如下）：霍尔传感器原理图：霍尔开关电路（霍尔数字电路），由三端7812稳压器，霍尔片差分放大器THS119，三端可调分流稳压器TL431及双路JFET的输入运放TL082和输出级组成。
在外磁场的作用下,当感应强度超过导通阀值时，霍尔电路输出管导通，输出低电平TL082是一通用的J-FET双运用算放大器，其特点有，较低输入偏置电压和偏移电流，输出没有短路保护，输入级具有较高的输入阻抗，内建频率被子偿电路，较高的压摆率。
最大工作电压为18V。
TL082是霍尔传感器的核心处理部位。
（CON2接口对应霍尔元件THS119）霍尔元件THS119封装图印刷板：3211221212121212121212121214321123487653213211232112121212直流电源输入24V ，由IN4148、三端稳压管7812和TL431（串接一个电阻）构成的稳压支路，得到不同的电压。
霍尔元件THS119是采样核心元件，值得一提的是Z2这个稳压元件。
在实际运用当中精密稳压集成电路TL431并不一定要用实物，可以用一个NPN 型三极管来串接一个电阻来等效代替。
整个电路的设计运用了闭环温度反馈来实现自我保护。
线性霍尔传感器相关介绍
线性霍尔传感器相关介绍
线性霍尔电路由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。
其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。
这类电路有很高的灵敏度和优良的线性度，适用于各种磁场检测。
线性霍尔元件的特点：1、体积小、精确度高
2、灵敏度高、线性度好
3、温度稳定性好、可靠性高
线性霍尔一些应用领域：1、电流传感器
2、电源感应、磁（偏）传感应用、黑色金属探测器、接近传感器、液体位置传感器。
常用的线性霍尔元件：SS496B、SS495A1、HG302C，HW302B，HG362A，HW300B，HG106C
线性霍尔电路注意事项；
1 安装时要尽量减少施加在电路外壳或引线上的机械应力。
2 焊接温度要低于260℃，时间小于5秒。
3若以N极从背面接近霍尔电路，输出电压减小，S极从背面接近，输出增加；若从正面接近，输出状态与从背面接近正好相反。
线性霍尔效应器件对电流检测来说是理想的，可以精确的测量由几毫安到几千安培的电流值。
电流通过导体将产生一个大约每6.9GS/mA的自由空间磁场。
因为一个霍尔器件的测量范围是有限的，所以，需要配置检测电路使被测量的电流强度范围是在
器件允许的范围内。
常见的霍尔元件
常见的霍尔元件常见的霍尔元件有哪些种类，型号？单极性霍尔单极开关介绍:单极霍尔效应开关具有磁性工作阈值(Bop)。
如果霍尔单元承受的磁通密度大于工作阈值，那么输出晶体管将开启；当磁通密度降至低于工作阈值(Brp) 时，晶体管会关闭。
滞后(Bhys) 是两个阈值(Bop-Brp) 之间的差额。
即使存在外部机械振动及电气噪音，此内置滞后页可实现输出的净切换。
单极霍尔效应的数字输出可适应各种逻辑系统。
这些器件非常适合与简单的磁棒或磁杆一同使用。
Allegro 提供各种单极霍尔效应开关，各开关均具有与磁铁南极相关的不同工作阈值及滞后。
霍尔单极开关型号如下:类别品牌型号工作点（G）释放点（G）回差（G）工作电压工作温度单极霍尔开关AH AH3144E70~300 30~270 >30 4.5-24V -40-85℃AH AH3144L70~300 30~270 >30 4.5-24V -40-150℃AH AH54370~350 30~270 >30 4.5-24V -20-85℃DIODES ATS13770~300 30~270 >40 3.5-20V -40-85℃YH YH137<160 >20 60~80 4.5-24V -20-85℃YH YH3144E>30 <30 80 4.5-24V -20-85℃ALLEGRO A04E35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-85℃ALLEGRO A1104EU-T35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-85℃ALLEGRO A1104LU-T35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-150℃ALLEGRO A1104EUA-T35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-85℃AH3144E/L,霍尔开关集成电路应用霍尔效应原理，采用半导体集成技术制造的磁敏电路，它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器，温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。
线性霍尔元件常用型号及简单参数——天津越尔兴电子提供
4.5-10.5
标准 7MA 最大 8.7MA 最小±600 标准±670
标准-1.0%最大-1.5%
3.125±0.094
SS496B
4.5-10.5
标准 7ma 最大 8.7MA 最小±750 标准±840
标准-1.0%最大-1.5%
2.500±0.200
霍尔元件产品型号
Oper. Temp 工作温度
HW-101A HW-105A HW-108A HW300B HW302B HW322B-C-8MM HG-106A HG-106C HG-166A HG-302A HG-302C HG-362A THS119
℃
-40 to 110 -40 to 110 -40 to 110 -40 to 110 -40 to 110 -40 to 110 -40 to 125 -40 to 125 -40 to 125 -40 to 125 -40 to 125 -40 to 125
-8 to +8
MV
-7 to +7 -10 to +10
-7 to +7 -7 to +7 -7 to +7 -7 to +7
6-10MA
标准±100 最大±900
0.70%
最小 2.8 标准 3.2 最大 3.5
YS49E
3.0-6.5v
3.5-4.5MA
标准±650 最大±1000
0.70%
最小 1.1 标准 1.6 最大 2.1
YS3503
4.5-6V
标准 6 最大 12MA 最小±650 最大±9000
最小 0.75 标准 1.35 最大 1.75
input resistance 输入电阻
线性霍尔元件的原理及应用
线性霍尔元件的原理及应用线性霍尔元件是一种利用霍尔效应工作的电子器件，它能够将外加的磁场转换为电压信号，具有灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强等特点。
本文将从霍尔效应的原理、线性霍尔元件的工作原理、应用领域等方面进行详细介绍。
首先，霍尔效应是指材料中带电粒子在磁场作用下运动所产生的一种电荷积累现象。
当导电材料的一边受到磁场作用时，带电粒子在受力的作用下会产生电场，使得电位差发生变化，这就是霍尔电势。
线性霍尔元件利用这一效应，通过电荷积累的变化来感知磁场的变化。
线性霍尔元件通常由霍尔电源、线性霍尔元、运放等组成。
当外加磁场作用于线性霍尔元件时，霍尔电源给霍尔元提供稳定的工作电压，运放则用于放大霍尔电势信号。
霍尔电源的作用是使系统达到稳态工作条件，并且提供一定的工作电流。
当外加磁场作用于霍尔元上的载流子时，载流子将受到洛伦兹力的作用，偏转到一边。
这会导致霍尔电势的变化，霍尔电势与外加磁场的大小成正比。
运放接收到霍尔电势信号后，通过放大和滤波等处理，将其转换为可测量的电压信号。
在应用方面，线性霍尔元件具有广泛的应用领域。
首先，线性霍尔元件可用于磁场的检测与测量。
由于线性霍尔元件对磁场的灵敏度高，可以测量非常微小的磁场变化，因此在地磁测量、电源导线磁场检测、电机控制等领域具有重要应用。
其次，线性霍尔元件还可用于电流测量。
由于霍尔效应与电流成正比，通过测量霍尔电势的变化，可以实现对电流大小的准确检测。
因此，线性霍尔元件在电源监控、电动工具电流控制等方面有广泛应用。
再次，线性霍尔元件还可以用于位置和位移传感器。
通过测量磁场的变化，可以实现对物体位置和位移的监测与测量，因此在线性霍尔元件中广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。
最后，线性霍尔元件还可以应用于转速测量。
由于霍尔电势的变化与旋转运动的速度成正比，通过测量霍尔电势的变化，可以实现对转速的测量，因此广泛应用于电机转速控制、风力发电等领域。
总结起来，线性霍尔元件是一种基于霍尔效应工作的电子元件，能够将外加磁场转换为电压信号，具有灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强等特点。
线性霍尔元件
线性霍尔元件线性霍尔元件线性型Allegro: A1302, A1305, UGN3503, A1321, A1322, A1323, A3515, A3518, AN503,18S, 18L, 21L,22L, 23L, A02EHoneywell: SS495, SS495A, SS495A1, 95A, SS496B, SS496A, SS496A1 Melexis: MLX90242LUA砷化镓GaAs霍尔元件TOSHIBA: THS119AKE 旭化成：HG106A, HG106C锑化铟InSb⾼灵敏度型霍尔元件AKE 旭化成：HW101A, HW105A, HW105C, HW108A, HW108C, HW300B, HW302B, HW109ASAMSUNG : SH12AF深圳市银河星电⼦有限公司特约经销: Allegro, AKE, Honeywell, Sanken, Melexis, TOSHIBA, Fairchild, JRC, ST, Sanyo霍尔传感器、电机驱动IC；Belling，Anachip电源管理IC专卖电机驱动IC:直流直流电TOSHIBA: TA8428K(S)机驱动IC:步进电进电机Allegro:A3955,A3957,A3958,A3959,A3966,A3967,A3968,A3972,A3973,A3977,A3979,A3980,A3983,A3984, UDN2916,? L6219,A3986,A3988, A3901SANKEN: SPI7210M,SPI7215M,SLA7024M, SLA7026M, SLA7027MU, SLA7042M, SLA7044M,SLA7062M,SLA7060M,SPI7210M,SPI7215M,SPI6915,SLA7032M,SLA7033M,SLA7052M,SLA7070M,SLA7078M,SLA7050M,SLA7051M, SLA7075MST: L6219DS, L6219, PB3717A, L293, L297, L298Fairchild: FAN8200DTF, FAN8200MTCXSanyo: LB1836M LB1838MSHINDINGEN 新电元：MTD2009JJRC: NJM3771D2, NJM39610D2, NJM3771电机驱动IC：直流⽆刷直流⽆刷电Allegro: A3932, A3933, A3935, A3936, UDN2936, A3938, A8904(⽆位置传感器专⽤) JRC: LB11696V, NJM2624AM, NJM2625, NJM2626列，⽤于打印机针驱动阵列，⽤于打印机针驱动晶体管阵晶体管Sanken:? STA401A,STA403A,STA413A,STA471A, STA475A, STA4051, SMA4032列，⽤于三相直流⽆刷电电机驱动MOSFET阵列，⽤于三相直流⽆刷Sanken: SMA5132, SMA5118， SMA5133, SMA5118, SLA5075, SLA5060, SLA5064列，⽤于三相直流⽆刷电电机驱动达林顿管阵列，⽤于三相直流⽆刷Sanken: SMA6080, SMA6020， SMA6010, STA304A, STA305AHID灯驱动SANKEN: SLA2403M, SMA2409M, SMA2410M,IR: IRF840, IRF730, IRF630LCD驱动驱动：：RENESAS ：R61503B、R61503U、R61505ULED显⽰驱动AMS: AS1100,? 8位7段,低功耗,替代MAX7219单极开关型型单极开关Allegro: A3141,? A3142, A3143, A3144, A3121, A1101, A1102, A1103, A1104,A1106, A3240, A3245,Honeywell: SS441A, SS443A, SS541AT, SS543ATAKE 旭化成：EW450, EW550,EW460, EW560Melexis: US5881, U58型双极开关型双极开关Allegro: A3134, A1201, A1202, A1203, A1204,Honeywell: SS40A, SS41, SS413A, SS411A, SS513AT, SS511AT存型双极锁双极锁存型Allegro: A3187, A3188, A3195, A87L, A88L, A3280, A3281, A3290, A3172,A1210,A1211, A1212, A1213Honeywell: SS461A, SS466A, SS561A, SS566AMelexis: US1881, US2881, U18, U28,AKE 旭化成：EW512, EW732,? EW632, EW432, EW412, EW510,EW410, EW610B, EW502, EW500, EW402, EW400ANACHIP：ATS177线性型Allegro: A1302, A1305, UGN3503, A1321, A1322, A1323, A3515, A3518, AN503,18S, 18L, 21L,22L, 23L, A02EHoneywell: SS495, SS495A, SS495A1, 95A, SS496B, SS496A, SS496A1 Melexis: MLX90242LUA型检测型⽅向⽅向检测Allegro: A3422, A3425,INFINEON: TLE4966H感型齿轮传齿轮传感型Allegro: A3046, A46L, UGS3060Infineon: TLE4921Melexis: MLX90217, 17CC灵敏微功耗超灵微功耗超Allegro: A3212,A3213, A3214, A3210Melexis: MLX90248砷化镓GaAs霍尔元件TOSHIBA: THS119AKE 旭化成：HG106A, HG106C锑化铟InSb⾼灵敏度型霍尔元件AKE 旭化成：HW101A, HW105A, HW105C, HW108A, HW108C, HW300B, HW302B, HW109ASAMSUNG : SH12AF钢齿轮传感器：感器：合型带带磁钢齿轮传组合型Allegro: ATS611, ATS612, ATS640, ATS660, ATS665, ATS674电流传感器：霍尔霍尔电Allegro: ACS704 (5A, 15A), ACS706 (20A),? ACS750（50A-150A）, ACS752,ACS754,ACS755,ACS712Honeywell: CSNE151-100⽤于雾雾化器加湿器中晶体管：：⽤于晶体管SANKEN：2SC3834, 2SC3835,? 2SC4153, 2SC6011A, 2SC3263，2SC4064?IPM 模块SANKEN: SMA6802MS, SMA6802MF, SMA6803M, SMA6805M, SCM1100M, SCM1106M,SSM1003MA, SSM1004MA其他其他热门电热门电路路ON : LM201AD ，运算放⼤器ST: LM201ADT ，运算放⼤器JRC: NJM4560M, NJM4580M现货现货供供应汽车⾳响功运放ICST ：E-TDA7313ND; E-TDA7377; E-TDA7381; E-TDA7384; E-TDA7386; E-TDA7388;E-TDA7396; E-TDA7448; E-TDA7478D; E-TDA7560; E-TDA7561;电源管理ICANACHIP 代理代理，应，应⽤范⽤范围围如：机顶盒、LCD 、TV 、LCDM 、数码、数码相机相机.PDA 、GPS 充电路由器由器、、MP3、MP4、电脑、电脑周周边、电边、电源源产品车载DVD 、 PORTABLE DVD 、直流直流风风扇、直流马达马达等等热卖产热卖产品如品如： AP1501T5LA; AP1506-50K5A; AP1507-50D5LA; AP1509-50SLA; AP1510SA AP1513SLA; AP1515; AP1117E25LA; AP1702DWA; AP1703DWA; AP34063A;AF9435PSLA; AF4410NSLA; A180WA; ATS177MA; ATS177MB; ATS276SG-A; ATS236;AH266B; AH276K; ATS277SG; ATS137B; ATS175A; AH283; AH284; AH350; ES211-A;A180WA; A130WA; A131WA;FUJITSU 富⼠通：MB3771? 电源管理芯⽚。
霍尔电流传感器原理图
霍尔电流传感器原理图
霍尔电流传感器是一种测量电流的装置，它采用霍尔效应来实现电流的感测和转换。
基本的霍尔电流传感器结构由霍尔元件、电源和输出电路组成。
在电流通过导体时，霍尔元件被放置在导体附近，并沿导体的长度方向安装。
当电流通过导体时，会在导体周围产生一个磁场。
霍尔元件的特殊构造使其对磁场敏感。
当磁场和电流垂直时，霍尔元件会在其端口产生一个电压。
根据磁场的方向，霍尔元件的输出电压的极性会相应地变化。
根据这个原理，我们可以将电流的大小转换为输出电压的变化。
为了确保准确的电流测量，我们需要提供适当的电源供电霍尔元件。
这通常是通过外部电源提供的，可以是直流或脉冲电源。
电源的选择取决于具体的应用需求。
霍尔电流传感器的输出电路通常由运算放大器和滤波器组成。
运算放大器用于放大霍尔元件产生的微弱电压信号，以便于进一步处理和测量。
滤波器用于去除可能存在的噪声和干扰，以确保输出信号的稳定和精确性。
通过使用适当的校准和校正技术，可以使霍尔电流传感器的输出与实际电流值之间的误差最小化。
这使得霍尔电流传感器成为广泛应用于电力系统监测、工业自动化等领域的一种常用装置。
霍尔效应的实验研究与拓展
霍尔效应的实验研究与拓展杜宇欣;学生【期刊名称】《高中数理化》【年(卷),期】2015(000)019【总页数】2页(P40-41)【作者】杜宇欣;学生【作者单位】北京市第35中;北京市第35中【正文语种】中文我们在学习磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力的时候,物理课本中提到了其中的一个应用——霍尔效应．霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的,它是指当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的2个与电流和磁场方向都垂直的侧面上产生电势差的现象,这个电势差也被称为霍尔电势差,霍尔效应原理示意图见图1．除导体外,半导体也存在霍尔现象,与金属导体相比,半导体的霍尔效应更明显．霍尔效应有着十分重要的应用,可以根据霍尔电压的方向来判断半导体的导电类型,也可以根据霍尔电压的大小测量载流子的浓度或外加磁场的大小等．本文在分析霍尔效应工作原理的基础上,动手搭建了一套简易的展示霍尔效应的实验装置,采用低掺杂N型、重掺杂P型单晶硅做样品,对霍尔现象进行实验验证,并测量2种样品载流子的浓度,同时利用霍尔元件来测量未知磁场的大小．霍尔效应的基本原理如下:以长方体为例来讨论,如图1所示,半导体的长宽高分别为a、b和d,电流流向沿x轴方向,外加磁场方向沿y轴方向,那么半导体中的载流子就会受到平行于z轴方向的洛伦兹力的作用,使得载流子向z轴方向的截面上积累,从而在z轴方向的2个端面上形成电压,其大小为其中I为电流,B为外加磁感应强度,n为载流子浓度,Q为载流子的带电荷量．对于不同材料的样品,n和Q是不同的．对于N型半导体而言,载流子为电子,Q=e=-1.6×10-19 C;而P型半导体的载流子为空穴, 其Q=-e=1.6×10-19 C．如果外加磁场和电流确定,就可得到半导体样品的类型和载流子浓度．根据上述实验原理,笔者动手搭建了一套测试霍尔效应的实验装置,如图2所示．包括为测试样品提供0~20 mA恒流的恒流源,提供外加磁场的永磁体,测量霍尔电压的PZ308超4位数字表头的毫伏表,测量电流的普通万用表以及样品架子和导线等．由于材料属性不同,金属-半导体的接触电阻往往很大并且I-U曲线呈现非线性,因此测量半导体的霍尔效应时首先要形成合适的接触．本文采用熔融高纯铟做接触,即在硅单晶上用电烙铁点上熔融的金属铟,然后用铜片压紧铟点测量,保证其电阻比较小并且实验确定I-U关系为线性后再进行的霍尔效应测量．半导体的导电性比较复杂．例如电流通过半导体时会产生温差效应,温差反过来也会产生电势差．所以测量霍尔效应时电流要尽可能小,时间尽可能短．此外,为了消除某些效应引起的误差,霍尔电压由正反向电流、正反向磁场下测得的霍尔电压大小求平均后得到．本实验采用范德堡法测量硅单晶的霍尔效应．电极名称和样品连接如图3所示,AC 间加电流, BD间测电压,结果如表1所示．由上述结果可以看到,AC端加电流时,磁场会在BD端引起一个附加电压．根据附加电压的正负、电流和磁场的方向,可以判断出样品1为N型,样品2 为P型．根据式①,求得N型样品的载流子浓度n=6.3×1020 m-3,P型样品的载流子浓度n=1.6×1025 m-3．用THS119霍尔元件测量了磁场．在元件的输入端加1 mA的电流,将霍尔元件放入一已知磁场中,测量其输出端电压,然后再测量其放到一未知钕铁硼磁铁表面时的输出电压．另外还测量了地球的磁场,将元件分别朝南和朝北放置,测量相应的输出端电压．测量结果如表2所示．由上述结果可以求得:未知磁场的磁感应强度B≈0.38 T,估测地球磁感应强度约为3.5×10-5 T．为了比对测量结果,用HT20高斯计测量了该磁场的磁感应强度B=0.40 T;网上查得北京的地磁感应强度为5.1×10-5 T．测量钕铁硼磁场出现误差的原因应该是霍尔元件放在样品架子上,2次测量时元件与磁铁表面的距离不同导致的．测量地球磁场有误差的原因可能是元器件方向有偏差,此外地球磁场很弱,测量的霍尔电压误差可能大一些．本文实验研究了单晶硅材料的霍尔效应,用霍尔元件测量得到了未知磁场的磁感应强度．这些有助于扩展和深化中学生对霍尔效应的认识．本文所搭建的实验装置小巧灵活、操作简单、测量精度高,所用器材方便获得,对于拓展中学生的动手能力有借鉴作用．致谢:本文中的实验器材由北京师范大学核科学与技术学院提供,作者参与了大部分实验装置的制作．本文得到了北京35中李飞跃老师的大力支持与辅导．作者在此表示衷心感谢!。
霍尔元件的结构及工作原理
霍尔元件的结构及工作原理霍尔元件的结构及工作原理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。
霍尔元件是一个N型半导体薄片，若在其相对两侧通以控制电流I，而在薄片垂直方向加以磁场氏则在半导体另外两侧便会产生一个大小与电流，和磁场B的乘积成工比的电压。
这个现象就是霍尔效应，所产生的电压叫霍尔电压UR.式中:UH---霍尔电压；RH---霍尔系数；d---霍尔元件的厚度;I---通过霍尔元件的电流;B---加在霍尔元件上的磁场磁力线密度;---元件形状函数，其中L为元件的长度，W为元件的宽度。
从上面的公式可以看出，霍尔电压正比于电流强度和磁场强度，且与霍尔元件的形状有关。
在电流强度恒定以及霍尔元件形状确定的条件下，霍尔电压正比于磁场强度。
当所加磁场方向改变时，霍尔电压的符号也随之改变因此，霍尔元件可以用来测量磁场的大小及方向。
图:霍尔效应原理图霍尔元件常采用锗、硅、砷化镓、砷化铟及锑化钢等半导体制作。
用锑化铟半导体制成的霍尔元件灵敏度最高，但受温度的影响较大。
用锗半导体制成的霍尔元件，虽然灵敏度较低，但它的温度特性及线性度较好。
目前使用锑化铟霍尔元件的场合较多。
霍尔元件的原理及应用2009-03-24 20:17由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；IC为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体材料的厚度。
对于一个给定的霍尔器件，Vh将完全取决于被测的磁场强度B。
一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流IC的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。
如果两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。
一般地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度要求高，则基准电压源均用恒流源取代。
为了达到高的灵敏度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的坡莫合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右出现饱和，仅适用在低量限、小量程下使用。
第8节课 霍尔元件.反馈测量
<<>><<测试技术>> 课程讲稿第7课霍尔传感器及反馈测量冯志华中国科学技术大学精密机械与仪器系2010年10月No MagneticSouthNorth MagneticNo Magnetic FieldMagnetic FieldNorth Magnetic Field—霍尔系数I —控制电流（A）H H R IB E =H R 控制电流（）B —磁感应强度（T）d —霍尔元件厚度（m）d为恒流符号符号及基本接口电路1、霍尔元件的基本符号2、基本接口电路电流源Hall基本元件的输出有较强的共模电压，需要使用差动放大电路。
Hall基本元件的输出有较强的共模电压需要使用差动放大电路。
Hall 传感器级别Hall 传感器级别单片Hall 元件一般集成Hall 元件可编程Hall 元件发展方向Hall 1、可以用来测量交直磁场2动态特性极好(最好GHz)Hall传感器的主要优点2、动态特性极好(最好GHz)3、体积小4、易于集成、易于集成霍尔器件的主要描述参数a)额定控制电流b)输入电阻与输出电阻c)不等位电势和不等位电阻d）灵敏度/H H K R d =e）寄生直流电势U f）霍尔电动势温度系数αg）内阻温度系数βh）热阻R Qby Joe Gilbert Technical Advances in Hall Effect Sensingby Joe Gilbert ，Technical Advances in Hall-Effect SensingTHS119线性元件的输出特性曲线I C =5mA Ta=25℃V H -B160A )120 V H (m 80V O L T A G G E 40H A L L 00 0.05 0.1 0.15 0.2 0 .25 0.3MAGNETIC FLUX B (T)MAGNETIC FLUX 磁通一般集成般集成Hall 器件的两种常用形式1V CCV s +REG稳压器输出23OUTPUTGROUND地开关型线性电流源符号REG : Regulator, 调节器，稳压器迟滞比较器(施密特触发器)的符号(2) 位移类测量3()() outV mV B TN 从曲线可见：结构（b）在<2时h与1S 结构（b）在Z<2mm时，Vh与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，2()Z mm∆结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。
第十一章霍尔传感器
一般集成Hall器件的两种常用形式
VCC
1
REG
2 OUTPUT 3 GROUND
Vs+
稳压器
输出 地
线性
开关型
电流源符号
迟滞比较器的符号 REG: Regulator, 调节器，稳压器
•线性好 •可工作在更大的区间 •精度高 •动态特性好 (可以使用控制原理调整系统的特性)
缺点 结构复杂，可能会有自激振荡，调整麻烦，造价高
注意 导磁环
H0
+V
零点调整
经验表明，使用Hall元件进
行直流电流的测量时，必须 适时进行零点调整。这主要 是由于Hall元件的零点电压
造成的，还有测量电路的不
这个平衡过程是自动建立的，是一个动态平衡。建立平衡 所需的时间极短。平衡时，霍尔器件处于零磁通状态。磁 芯中的磁感应强度极低（理想状态应为0），不会使磁芯 饱和，也不会产生大的磁滞损耗和涡流损耗。
非常重要的内容
反馈测量原理及其优点
导磁环
H1 H0
V
h
Hall元件
I1
+
K
V
R
当Hall元件检测到磁场的时 候，输出一个电压，从而驱 动副绕组产生一个相反方向 的磁场。如果放大器的增益 K为无穷大，无论I1为何值， 穿过Hall元件的磁场几乎为 零。因此有关系：
为恒流符号
符号及基本接口电路
1、霍尔元件的基本符号
2、基本接口电路
电 流 源
Hall基本元件的输出有较强的共模电压，需要使用差动放大电路。最好是使 用IA(仪器放大器)。为什么？（仪器放大器具有共模抑制比高的特点，由全 差动放大器与差动放大器组成。 ）
SJ119霍尔元件
南京新捷中旭微电子有限公司
SJ 系列砷化镓(GaAs)霍尔元件
SJ 系列砷化镓霍尔元件是一种采用Ⅲ-Ⅴ族半导体材料砷化镓(GaAs)单晶,用离子注入工艺制作 的磁电转换元件，可将磁场强度信号线性地转换成电压讯号输出。
产品特点 . 线性度优良 . 温度稳定性好 . 采用微型封装
-
≤10
500～900 900～1800
-0.07 -
型号和量值
SJ411-9 SJ126
50～130
-
SJ411-6
-
-
66～96
66～96
≤10
-
-
-
500～900 900～1800
-0.07 -
≤10
≤10
910～1500 1700～3000
-0.07
910～1500 1700～3000
-0.07
HALL SENSORS
电特性 （TA＝25℃）
参 数 符号
霍尔输出 电压
VH (mV)
不等位电压
输入电阻 输出电阻 VH 的温度
系数 输入电阻与 输出电阻的
温度系数
VO/VH (%)
Ri (Ω) RO (Ω)
аVH (%/℃)
аR (%/℃)
线性度 ∆KH (%)
测试条件
Ii=5mA B=100mT
Ii =1mA B=0
Ri ~Ta
800
10 Vi (V) 10 Ii (mA)
100 0 0 60 120 180 240 300 B (mT)
400
0 25 45
65 85 105 125 Ta,(℃)
VH (mV)
霍尔元件极性介绍与之对应的应用及霍尔常用型号
霍尔元件极性介绍与之对应的应用及霍尔常用型号 极性特点 应用常用型号线性霍尔 模拟量输出，对磁场的南北极都有反应一般情况下，零高斯时的输出是供电电压的一半正高斯（南极）导致输出增加，负高斯（北极）导致输出下降用于连续量输出的线位移或角位移测量，例如非接触式电位器，压力传感器，电子油门踏板等YS49E/YS50B/YS39E/YS95A/SS495A1/SS496B/SS49E/HW302B/HW101A/HG302C/HG106C等等锁存型/双极型 需要两个磁极工作在正高斯（南极）导通需要两个磁极工作，在正高斯（南极）导通，负高斯（北极）释放高性能的旋转速度测量直流无高性能的旋转速度测量，直流无刷电机控制等YS188/YS41F/YS413/US1881/YS1192/SS40AF/SS461R/SS361RT/EW512/EW632/A1220/EW732等等单级型 只需要一个磁极（一般是南极）就可以工作。
当南极（正高斯）靠近时导通，当磁场离开时释放。
位置测量，在位检测，门位置检测，低要求转速检测YS44E/YS282/YS137/YS43F/YS1254/YS580/YS3144/YS4N(常闭型)/EW550/A1104等等全极型任何一个磁极（南极或者北极）都可以使传感器动作，当磁场离开时传感器释放。
长距离的位置检测，例如油缸和气缸活塞位置检测，电梯平层检测，无需辨别磁铁的磁极等场合YS4913/YS248/YS3245/A3213/A3212。
线性霍尔工作原理
线性霍尔工作原理
线性霍尔效应是一种通过感应磁场来产生电压的物理现象，其工作原理可以被描述如下：
1. 材料选择：选择适合的霍尔传感器材料非常重要。
一般来说，常用的材料有硒化铟、硒化镉和硅等。
这些材料具有较高的霍尔电阻率和较低的磁导率。
2. 构造：线性霍尔传感器通常由三层构成，分别是霍尔元件、上下电极以及侧向引线。
霍尔元件是关键部分，其负责感应到外部磁场并产生霍尔电压。
上下电极则将霍尔电流引导到侧向引线上。
3. 磁场效应：当线性霍尔传感器暴露在外部磁场中时，磁场的垂直作用于霍尔元件。
根据洛伦兹力的原理，电子将在霍尔元件的一侧积累，而空穴将在另一侧积累。
这种姿态随后会产生电势差，也就是霍尔电压。
4. 霍尔电压测量：通过将电极连接到电路中的测量设备，可以测量到霍尔电压。
霍尔电压的大小与磁场的强度成正比，而且其正负极性与磁场方向有关。
5. 应用：线性霍尔传感器广泛应用于磁场测量、位置检测和速度测量等领域。
由于其相对简单的结构和良好的稳定性，它成为了许多电子设备和汽车中常用的传感器之一。
通过以上工作原理，线性霍尔传感器实现了将磁场转化为电压
的功能。
这使得它在各种需要测量磁场的应用中发挥着重要作用。
线性霍尔原理
线性霍尔原理线性霍尔原理是指在一定条件下，当导体中的电流通过时，垂直于电流方向的磁场会产生霍尔电动势，这一原理是由美国物理学家爱德华·霍尔在19世纪中期发现的。
线性霍尔原理在现代电子技术中有着广泛的应用，特别是在传感器领域，其作用不可忽视。
首先，线性霍尔原理的基本概念是指，当导体中有电流通过时，垂直于电流方向的磁场会使导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用而产生电势差。
这个电势差称为霍尔电动势，它的大小与电流强度、磁场强度、导体材料的性质等因素有关。
通过霍尔效应，我们可以测量电流、磁场强度以及导体材料的性质，因此线性霍尔原理在传感器领域有着广泛的应用。
其次，线性霍尔原理的应用非常广泛，其中最为常见的就是霍尔传感器。
霍尔传感器是一种利用线性霍尔原理测量磁场的传感器，它可以将磁场信号转换为电信号输出，常用于测量转速、位置、电流等。
在汽车行业中，霍尔传感器被广泛应用于发动机的点火系统、ABS系统、转向系统等；在工业自动化领域，霍尔传感器也被用于测量电机的转速、位置等参数。
由此可见，线性霍尔原理在现代工业中有着重要的地位。
另外，线性霍尔原理还被应用于磁场测量和磁场控制领域。
通过线性霍尔原理，我们可以设计出各种用于测量磁场的仪器，如磁场测量仪、磁场探测器等，这些仪器在科研、医疗、地质勘探等领域发挥着重要作用。
同时，线性霍尔原理也被应用于磁场控制技术中，通过控制电流大小和方向，可以实现对磁场的精确控制，这在一些特殊领域如磁悬浮、磁控等方面有着重要的应用。
总的来说，线性霍尔原理是一项重要的物理原理，它在传感器、磁场测量和磁场控制等领域有着广泛的应用。
通过对线性霍尔原理的研究和应用，我们可以设计出各种高精度、高灵敏度的传感器和测量仪器，为现代工业技术的发展提供了重要支持。
随着科学技术的不断进步，相信线性霍尔原理在未来会有更广阔的应用前景。
判断线性霍尔元件好坏的具体方法附图
判断线性霍尔元件好坏的两种方法
1、改变磁场的大小判断线性霍尔元件的好坏
图D-1是判断线性霍尔元件好坏的示意图
图1中，永久磁铁从远到近逐渐靠近线性霍尔元件时，该线性霍尔元件的输出电压逐渐从小到大变化，这说明该线性霍尔元件是好的；如果永久磁铁从远到近逐渐地靠近线性霍尔元件时，该线性霍尔元件的输出电压保持不变，这说明该线性霍尔元件已被损坏。
2、改变线性霍尔元件恒流源的电流大小判断线性霍尔元件的好坏
图D-1中，永久磁铁保持不动（即对线性霍尔元件加入一个固定不变的磁场）。
使得线性霍尔元件恒流源的电流从零逐渐地向额定电流变化时（不能超过线性霍尔元件的额定电流），这时线性霍尔元件的输出电压也从小逐渐地向大变化，这说明该线性霍尔元件是好的；如果线性霍尔元件恒流的电流从零逐渐地向额定电流变化时，这时该线性霍尔元件的输出电压保持不变，这说明该线性霍尔元件已被损坏。
线性霍尔元件输出的是模拟信号。
常用型号H49E,H96B,H493,SS49E,HW302B,HG302C……。