复习课件第5章 霍尔式传感器(西理工传感器原理及应用课件).ppt
合集下载
第五章第2节霍尔传感器介绍PPT课件
若将硅霍尔元件与放大电路、温度补偿电路等集成在一起 制成集成霍尔传感器，则具有性能优良、使用方便、体积小、 成本低、输出功率大和输出电压高等优点，是应用最为广泛的 集成传感器之一。
-
34
三．应用
（一）霍尔式位侈传感器 保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件在一个均
匀梯度的磁场中沿x方向移动如图5-13所示。则输出的霍尔电 势为:
若霍尔元件在均匀磁场内转动，则产生与转角的正弦函 数成比例的霍尔电压，因此可用来测量角位移。
-
36
奥迪A6上的工程应用
在出厂之前，每部车的点火提前角都调在标准范围之间， GOL是6-12度，在这里面的都是正常的，太小，发动机没有 力气，太大要引起发动机爆震。
所以说,越接近12度越有爆发力，但不能超过12度。点火 提前角不是不变的，随着转速变化而变化。
另外，霍尔电极和激励电极的引线布置不合理，也会产生 零位误差，也需予以注意。
-
21
（二）霍尔元件的温度误差及其补偿
一般半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等都随 温度而变化。霍尔元件由半导体材料制成，因此它的性能参 数如输入和输出电阻、霍尔常数等也随温度而变化，致使霍 尔电势变化，产生温度误差。
功率放大器A3为后级，它不仅切断共模干扰的传输，还将双 端输入方式变换成单端输出方式，以满足负载的需要
-
13
霍尔传感器输出电压是交流的情况： C1漏电流小，C2漏电流大- ，其差表现为偏移电压。 14
C1,C2漏电- 流相等
15
-
16
二、霍尔元件的误差及其补偿
由于制造工艺问题以及实际使用时所存在的各种影响 霍尔元件性能的因素，如元件安装不合理、环境温度变化 等，都会影响霍尔元件的转换精度，带来误差。
霍尔式传感器原理及应用(共9张PPT)
该现象称为霍尔效应，所产生的电动势 VH 称为霍尔电势
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
价格低
•可以广泛应用于测量：
位移
可转化为位移的力和加速度
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且ΔVH数值正比于位移量Δx，正负方向取决于位移Δx的方向 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力
霍尔电势 VH 的大小 48)
式中 KH——霍尔常数，表示单位磁感应强度和
单位控制电流下所得的开路霍尔电势， 取决于材质、元件尺寸，并受温度变化影响；
α——电流方向与磁场方向夹角，如两者垂直，则sinα＝1。
磁场变化 材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
霍尔芯片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装 若在一个方向上通以电流 I 磁场变化
洛伦兹力•F应L 的用方中向由不左用手定永则久决定磁铁产生的磁场，而是用一个可变电流作激磁的可变磁场，输
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14)
使用时，I 和 B 都可作为输入信号，输出信号正比于两者的乘积
一式般中采K用H—N形—锗霍、尔锑常化寿数铟，命、表砷长示化单铟位、磁砷感化应镓强和度磷和砷化铟等
材料的厚度 d 愈小，则 KH 就愈大、灵敏度愈高
价格低
•可以广泛应用于测量：
位移
可转化为位移的力和加速度
在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
洛伦兹力 FL 的方向由左手定则决定 当霍尔元件相对于磁极作x方向位移时，可得到输出电压VH=VH1-VH2，且ΔVH数值正比于位移量Δx，正负方向取决于位移Δx的方向 若在一个方向上通以电流 I 霍尔元件置于两相反方向的磁场中
霍尔元件霍可制尔成位传移传感感器器 的结构
R为调节电阻，调节控制电流的大小 建立霍尔电势所需的时间极短(10-12~10-14) 在垂直于 B 和 I 的方向上产生一感应电动势 VH
• 霍尔元件传感器既能测量位移的大小，又能鉴别位移的方向
•霍尔元件在静止状态下具有感受磁场的独特能力
《霍尔式传感器》课件
对于长期不使用的传感器，应定 期通电检查，以确保其性能正常 。
对于有可调元件的传感器，应定 期检查可调元件是否松动或损坏 。
05
霍尔式传感器的发展趋势与 未来展望
新型霍尔式传感器的研发与进展
1 2 3
新型霍尔式传感器研发
随着科技的不断进步，新型霍尔式传感器正在被 不断研发出来，以满足各种不同的应用需求。
在汽车工业中的应用
1 2
3
发动机控制
霍尔式传感器可用于检测曲轴位置和气缸识别，以实现精确 的点火和喷油控制，从而提高发动机效率和性能。
自动变速器
通过检测车速和发动机转速，霍尔式传感器帮助控制自动变 速器的换挡逻辑，确保平稳换挡和最佳燃油经济性。
防抱死刹车系统
霍尔式传感器监测车轮转速，控制刹车油压，防止车轮抱死 ，提高制动效果和车辆稳定性。
02
霍尔式传感器在物联网领域的应用主要包括智能家居、智能农业 、智能工业等领域，能够实现智能化控制和远程监控等功能。
03
随着物联网技术的不断发展，霍尔式传感器的应用前景将 更加广阔。
霍尔式传感器的发展趋势与未来展望
未来，霍尔式传感器将继续朝着高灵敏 度、高可靠性、微型化、集成化等方向 发展。
随着人工智能、物联网等技术的不断发展， 霍尔式传感器的应用领域将进一步拓展，其 在智能制造、智能医疗等领域的应用也将得 到更广泛的发展。
用于测量地球磁场、磁性材料、电流产生的磁 场等，如指南针、磁性编码器等。
位置检测
用于检测物体的位置变化，如门窗开关状态、 气瓶压力等。
霍尔式传感器的优缺点
优点
结构简单、体积小、重量轻、线性度 好、稳定性高、温度稳定性好等。
缺点
对外界磁场干扰敏感，易受干扰影响 测量精度，需要定期校准等。
霍尔传感器原理及其应用ppt课件
23
▪ 5.霍尔式汽车无触点点火装置
➢ 在与发动机主轴连接的磁轮鼓上装有与汽缸数相应的四 块磁钢。
➢ 当发动机主轴带动磁轮鼓转动时，每当磁钢转动到霍尔 传感器处时，传பைடு நூலகம்器即输出一个与汽缸活塞运动同步的 脉冲信号，
➢ 并用此脉冲信号去触发晶体管功率开关，使点火线圈二 次侧产生很高的感应电压，火花塞产生火花放电。
图7-4 霍尔元件的基本测量电路
9
▪ 7.2.2霍尔传感器的误差分析
➢ 霍尔元件对温度的变化很敏感，因此，霍尔元件的输入 电阻、输出电阻、乘积灵敏度等将受到温度变化的影响， 从而给测量带来较大的误差。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小的霍 尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下的温度补 偿方法。
图7-14 霍尔式转速传感器
20
▪ 4. 电动机停转报警器 ➢ 电动机停转报警电路如图7-15所示，该电路主要由霍尔
检测、报警电路两个部分组成。 ➢ 当电动机转动时，安装在电动机转轴上的磁铁以一定的
频率经过霍尔传感器，霍尔传感器不断地输出脉冲信号， 使扬声器发出声音。
21
图7-15 电动机停转报警电路
可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
图7-8 电势的补偿电路
13
（1）基本补偿电路
➢ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有很多形式，图7-9为 两种常见电路，图7-9（a）是在造成电桥不平衡的电阻
值平较衡大状的 态一 ，个 称桥 为臂不上对并称联补偿RP电，路通；过调节 RP使电桥达到
➢ 图7-9（b）则相当于在两个电桥臂上并联调用电阻，称 为对称补偿电路。
弹性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。 ➢ 图7-13所示为霍尔式压力传感器的结构示意图。其中， 弹性元件是弹簧管，当被测压力发生变化时，弹簧管端 部发生位移，带动霍尔片在均匀梯度磁场中移动，作用 在霍尔片的磁场发生变化，输出的霍尔电势随之改变。
▪ 5.霍尔式汽车无触点点火装置
➢ 在与发动机主轴连接的磁轮鼓上装有与汽缸数相应的四 块磁钢。
➢ 当发动机主轴带动磁轮鼓转动时，每当磁钢转动到霍尔 传感器处时，传பைடு நூலகம்器即输出一个与汽缸活塞运动同步的 脉冲信号，
➢ 并用此脉冲信号去触发晶体管功率开关，使点火线圈二 次侧产生很高的感应电压，火花塞产生火花放电。
图7-4 霍尔元件的基本测量电路
9
▪ 7.2.2霍尔传感器的误差分析
➢ 霍尔元件对温度的变化很敏感，因此，霍尔元件的输入 电阻、输出电阻、乘积灵敏度等将受到温度变化的影响， 从而给测量带来较大的误差。
➢ 为了减少测量中的温度误差，除了选用温度系数小的霍 尔元件或采取一些恒温措施外，也可使用以下的温度补 偿方法。
图7-14 霍尔式转速传感器
20
▪ 4. 电动机停转报警器 ➢ 电动机停转报警电路如图7-15所示，该电路主要由霍尔
检测、报警电路两个部分组成。 ➢ 当电动机转动时，安装在电动机转轴上的磁铁以一定的
频率经过霍尔传感器，霍尔传感器不断地输出脉冲信号， 使扬声器发出声音。
21
图7-15 电动机停转报警电路
可用于补偿不等位电势，使不等位电势为零。
图7-8 电势的补偿电路
13
（1）基本补偿电路
➢ 霍尔元件的不等位电势补偿电路有很多形式，图7-9为 两种常见电路，图7-9（a）是在造成电桥不平衡的电阻
值平较衡大状的 态一 ，个 称桥 为臂不上对并称联补偿RP电，路通；过调节 RP使电桥达到
➢ 图7-9（b）则相当于在两个电桥臂上并联调用电阻，称 为对称补偿电路。
弹性元件，如弹簧管或膜盒等，用它感受压力，并把它 转换成位移量；另一部分是霍尔元件和磁路系统。 ➢ 图7-13所示为霍尔式压力传感器的结构示意图。其中， 弹性元件是弹簧管，当被测压力发生变化时，弹簧管端 部发生位移，带动霍尔片在均匀梯度磁场中移动，作用 在霍尔片的磁场发生变化，输出的霍尔电势随之改变。
《霍尔传感器原理》课件
检测碰撞程度，决定是否触发安全气囊。
03
02
01
电机控制
检测电机转子的位置，实现无接触式控制。
位置控制
在机器人和自生产过程的监控。
通过霍尔传感器检测门的状态，实现自动锁定和解锁。
智能门锁
根据光线强度自动调节窗帘的开合。
智能窗户
与其它传感器结合，实现家电的远程控制和智能管理。
《霍尔传感器原理》PPT课件
目录
CONTENTS
霍尔传感器简介霍尔效应原理霍尔传感器的分类与特性霍尔传感器的应用实例霍尔传感器的未来展望参考文献
霍尔传感器简介
1
2
3
霍尔传感器广泛应用于自动化控制、电机控制、汽车电子、安防监控、智能家居等领域。
在自动化控制领域，霍尔传感器用于检测电机转子位置和转速，实现电机精准控制。
霍尔效应原理
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，导致粒子运动轨迹发生偏转。
描述霍尔元件性能的一个重要参数，与载流子浓度、迁移率等有关。
霍尔常数
指单位体积内载流子的数目，对霍尔常数有直接影响。
载流子浓度
指载流子在电场作用下的平均漂移速度与电场强度的比值，也影响霍尔常数的大小。
迁移率
03
优点
霍尔元件具有测量精度高、线性度好、稳定性强、耐高温等特点。
01
材料
常用的霍尔元件材料包括半导体、金属、陶瓷等。
02
结构
霍尔元件通常由N型或P型半导体材料制成，其结构包括电极、基片、电极引脚等部分。
霍尔传感器的分类与特性
线性型霍尔传感器主要用于测量磁场，其输出电压与所处环境的磁场强度成正比。
由于其线性输出特性，线性型霍尔传感器常用于精确测量磁场，如电流检测、磁通量测量等。
03
02
01
电机控制
检测电机转子的位置，实现无接触式控制。
位置控制
在机器人和自生产过程的监控。
通过霍尔传感器检测门的状态，实现自动锁定和解锁。
智能门锁
根据光线强度自动调节窗帘的开合。
智能窗户
与其它传感器结合，实现家电的远程控制和智能管理。
《霍尔传感器原理》PPT课件
目录
CONTENTS
霍尔传感器简介霍尔效应原理霍尔传感器的分类与特性霍尔传感器的应用实例霍尔传感器的未来展望参考文献
霍尔传感器简介
1
2
3
霍尔传感器广泛应用于自动化控制、电机控制、汽车电子、安防监控、智能家居等领域。
在自动化控制领域，霍尔传感器用于检测电机转子位置和转速，实现电机精准控制。
霍尔效应原理
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，导致粒子运动轨迹发生偏转。
描述霍尔元件性能的一个重要参数，与载流子浓度、迁移率等有关。
霍尔常数
指单位体积内载流子的数目，对霍尔常数有直接影响。
载流子浓度
指载流子在电场作用下的平均漂移速度与电场强度的比值，也影响霍尔常数的大小。
迁移率
03
优点
霍尔元件具有测量精度高、线性度好、稳定性强、耐高温等特点。
01
材料
常用的霍尔元件材料包括半导体、金属、陶瓷等。
02
结构
霍尔元件通常由N型或P型半导体材料制成，其结构包括电极、基片、电极引脚等部分。
霍尔传感器的分类与特性
线性型霍尔传感器主要用于测量磁场，其输出电压与所处环境的磁场强度成正比。
由于其线性输出特性，线性型霍尔传感器常用于精确测量磁场，如电流检测、磁通量测量等。
霍尔式传感器介绍课件
霍尔式传感器可以检测汽车电子设备的工作状态，如发动机转速、车速等。
工业控制
霍尔式传感器在工业控制中的应用广泛，如电机控制、机器人控制等。
01
霍尔式传感器可以检测电机的转速、位置和扭矩等信息，实现精确控制。
02
霍尔式传感器在机器人控制中，可以检测机器人的关节角度和位置，实现机器人的精确运动控制。
03
虚拟现实：霍尔传感器用于头部追踪、手势识别等
01
02
03
04
05
06
霍尔式传感器发展趋势
技术进步
霍尔元件的制造工艺不断改进，提高了传感器的灵敏度和稳定性。
随着新材料和新工艺的应用，霍尔式传感器的测量范围和精度得到了进一步提高。
集成电路技术的发展，使得霍尔式传感器的体积越来越小，功耗越来越低。
智能化技术的发展，使得霍尔式传感器能够实现自诊断、自校准等功能，提高了系统的可靠性和稳定性。
演讲人
单击此处输入你的正文，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点
霍尔式传感器介绍课件
01.
霍尔式传感器原理
02.
03.
目录
霍尔式传感器应用
霍尔式传感器发展趋势
霍尔式传感器原理
霍尔效应
霍尔效应是指当电流通过导体时，在导体两侧会产生一个与电流方向垂直的磁场。
这个磁场的大小与电流的大小和导体的厚度有关。
应用领域拓展
汽车电子：霍尔式传感器在汽车电子领域中的应用越来越广泛，如汽车电子稳定系统（ESP）、电子助力转向系统（EPS）等。
智能家居：霍尔式传感器在智能家居中的应用也越来越多，如智能门锁、智能照明系统等。
医疗设备：霍尔式传感器在医疗设备中的应用也越来越广泛，如医疗监护设备、医疗诊断设备等。
最新第五章第2节霍尔传感器介绍课件ppt
另外，霍尔电极和激励电极的引线布置不合理，也会产生 零位误差，也需予以注意。
（二）霍尔元件的温度误差及其补偿
一般半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等都随 温度而变化。霍尔元件由半导体材料制成，因此它的性能参 数如输入和输出电阻、霍尔常数等也随温度而变化，致使霍 尔电势变化，产生温度误差。
为了减小温度误差，除选用温度系数较小的材料如砷化 铟外，还可以采用适当的补偿电路。
RP (a)
RP (b)
RP
RP
R
(c)
(d)
2. 寄生直流电动势
当霍尔元件通以交流控制电流而不加外磁场时，霍尔输 出除了交流不等位电动势外，还有直流电动势分量，称为寄 生直流电动势。
该电动势是由于元件的两对电极不是完全欧姆接触而形 成整流效应，以及两个霍尔电极的焊点大小不等、热容量不 同引起温差所产生的。它随时间而变化，导致输出漂移。因 此在元件制作和安装时，应尽量使电极欧姆接触，并做到散 热均匀，有良好的散热条件。
下面简单介绍几种温度误差的补偿方法。
1. 采用恒流源供电和输入回路并联电阻
为了减小霍尔元件的温度误差， 除选用温度系数小的元 件或采用恒温措施外，由UH=KHIB可看出：采用恒流源供电 是个有效措施，可以使霍尔电势稳定。但也只能是减小由于 输入电阻随温度变化所引起的激励电流I的变化的影响。
霍尔元件的灵敏系数KH也是温度的函数，它随温度变 化将引起霍尔电势的变化。霍尔元件的灵敏度系数与温度 的关系可写成
FL evB
e—电子电量(1.62×10-19C)； v—电于运动速度。
同时，作用于电子的电场力
F H eH E eH U /b
当达到动态平衡时 ev BeU H/b
(二) 霍尔元件
（二）霍尔元件的温度误差及其补偿
一般半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等都随 温度而变化。霍尔元件由半导体材料制成，因此它的性能参 数如输入和输出电阻、霍尔常数等也随温度而变化，致使霍 尔电势变化，产生温度误差。
为了减小温度误差，除选用温度系数较小的材料如砷化 铟外，还可以采用适当的补偿电路。
RP (a)
RP (b)
RP
RP
R
(c)
(d)
2. 寄生直流电动势
当霍尔元件通以交流控制电流而不加外磁场时，霍尔输 出除了交流不等位电动势外，还有直流电动势分量，称为寄 生直流电动势。
该电动势是由于元件的两对电极不是完全欧姆接触而形 成整流效应，以及两个霍尔电极的焊点大小不等、热容量不 同引起温差所产生的。它随时间而变化，导致输出漂移。因 此在元件制作和安装时，应尽量使电极欧姆接触，并做到散 热均匀，有良好的散热条件。
下面简单介绍几种温度误差的补偿方法。
1. 采用恒流源供电和输入回路并联电阻
为了减小霍尔元件的温度误差， 除选用温度系数小的元 件或采用恒温措施外，由UH=KHIB可看出：采用恒流源供电 是个有效措施，可以使霍尔电势稳定。但也只能是减小由于 输入电阻随温度变化所引起的激励电流I的变化的影响。
霍尔元件的灵敏系数KH也是温度的函数，它随温度变 化将引起霍尔电势的变化。霍尔元件的灵敏度系数与温度 的关系可写成
FL evB
e—电子电量(1.62×10-19C)； v—电于运动速度。
同时，作用于电子的电场力
F H eH E eH U /b
当达到动态平衡时 ev BeU H/b
(二) 霍尔元件
《霍尔传感器 》课件
防电击
确保传感器外壳接地良好，避免因漏电等原因造成电 击危险。
操作规范
遵循安全操作规范，避免在未经授权的情况下擅自拆 卸、改装传感器。
04
霍尔传感器的发展趋势与未来 展望
技术创新与改进
微型化
多功能化
随着微电子技术的不断发展，霍尔传 感器的尺寸逐渐减小，性能不断提高 ，应用范围更加广泛。
未来霍尔传感器将逐渐实现多功能化 ，能够同时检测多种物理量，满足不 同领域的需求。
《霍尔传感器》PPT课件
目录
• 霍尔传感器简介 • 霍尔传感器的类型与特点 • 霍尔传感器的使用与注意事项 • 霍尔传感器的发展趋势与未来展望 • 案例分析与实践应用
01
霍尔传感器简介
霍尔传感器的定义
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁 感应传感器，能够检测磁场变化并转 换为电信号输出。
它利用霍尔效应原理，通过测量磁场 中导体或半导体的电压或电流变化来 检测磁场。
开关型霍尔传感器具有低功耗、高可靠性、快速响应等优点，广泛应用于无刷电机 、电磁阀等电子设备的控制系统中。
开关型霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和比较器等组成，具有较小的体积和重 量。
温度补偿型霍尔传感器
温度补偿型霍尔传感器主要用 于消除温度对霍尔元件的影响 ，提高测量精度和稳定性。
温度补偿型霍尔传感器通常 采用热敏电阻或集成温度传 感器来实现温度补偿功能。
物联网
随着物联网技术的不断发展，霍 尔传感器在智能家居、智能农业 、智能安防等领域的应用前景广 阔。
市场前景与展望
全球霍尔传感器市场规模不断扩大，预计未来几年将继续保持增长态势。
随着技术的不断创新和应用的不断拓展，霍尔传感器的应用领域将越来越 广泛，市场前景十分看好。
确保传感器外壳接地良好，避免因漏电等原因造成电 击危险。
操作规范
遵循安全操作规范，避免在未经授权的情况下擅自拆 卸、改装传感器。
04
霍尔传感器的发展趋势与未来 展望
技术创新与改进
微型化
多功能化
随着微电子技术的不断发展，霍尔传 感器的尺寸逐渐减小，性能不断提高 ，应用范围更加广泛。
未来霍尔传感器将逐渐实现多功能化 ，能够同时检测多种物理量，满足不 同领域的需求。
《霍尔传感器》PPT课件
目录
• 霍尔传感器简介 • 霍尔传感器的类型与特点 • 霍尔传感器的使用与注意事项 • 霍尔传感器的发展趋势与未来展望 • 案例分析与实践应用
01
霍尔传感器简介
霍尔传感器的定义
霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁 感应传感器，能够检测磁场变化并转 换为电信号输出。
它利用霍尔效应原理，通过测量磁场 中导体或半导体的电压或电流变化来 检测磁场。
开关型霍尔传感器具有低功耗、高可靠性、快速响应等优点，广泛应用于无刷电机 、电磁阀等电子设备的控制系统中。
开关型霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和比较器等组成，具有较小的体积和重 量。
温度补偿型霍尔传感器
温度补偿型霍尔传感器主要用 于消除温度对霍尔元件的影响 ，提高测量精度和稳定性。
温度补偿型霍尔传感器通常 采用热敏电阻或集成温度传 感器来实现温度补偿功能。
物联网
随着物联网技术的不断发展，霍 尔传感器在智能家居、智能农业 、智能安防等领域的应用前景广 阔。
市场前景与展望
全球霍尔传感器市场规模不断扩大，预计未来几年将继续保持增长态势。
随着技术的不断创新和应用的不断拓展，霍尔传感器的应用领域将越来越 广泛，市场前景十分看好。
霍尔式传感器 ppt课件
最大磁感应强度BM
线性区
上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少 高斯至正的多少高斯？(1特斯拉＝10000高斯)
最大激励电流IM :
由于霍尔电势随激励电流增大而增大，故在 应用中总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，元件的温度升高， 从而引起霍尔电势的温漂增大，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 几毫安至十几毫安。
霍尔电流传感器演示 铁心
线性霍尔IC
EH=KH IB
其他霍尔电 流传感器
霍尔钳形电流表（交直流两用） 豁口
压舌
霍尔钳形电流表演示 被测电流的 70.9A 导线未放入 铁心时示值 为零
直流200A量程
霍霍霍尔尔钳钳钳形形形电 70.9A 电电流流流表表表演演演示示示
钳形表的环形铁 心可以张开， 导线由此穿过
霍尔式接近开关用于转 速测量演示
n= 60
f 4
(r/min)
T
软铁分流翼片
开关型霍尔IC
将被测电流的 导线穿过霍尔电流 传感器的检测孔。 当有电流通过导线 时，在导线周围将 产生磁场，磁力线 集中在铁心内，并 在铁心的缺口处穿 过霍尔元件，从而 产生与电流成正比 的霍尔电压。
5.霍尔电流传感器
霍尔常数
RH
1 ne
霍尔常数大小取决于导体的载流子密度：
金属的自由电子密度太大，因而霍尔常数小，
霍尔电势也小，故金属材料不宜制作霍尔元件
半导体中电子迁移率（电子定向运动平均速 度）比空穴迁移率高，因此N型半导体较适合 于制造灵敏度高的霍尔元件。
霍尔电势与导体厚度d成反比： 为了提高霍尔电势值， 霍尔元件制成薄片形状。
开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
线性区
上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少 高斯至正的多少高斯？(1特斯拉＝10000高斯)
最大激励电流IM :
由于霍尔电势随激励电流增大而增大，故在 应用中总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，元件的温度升高， 从而引起霍尔电势的温漂增大，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 几毫安至十几毫安。
霍尔电流传感器演示 铁心
线性霍尔IC
EH=KH IB
其他霍尔电 流传感器
霍尔钳形电流表（交直流两用） 豁口
压舌
霍尔钳形电流表演示 被测电流的 70.9A 导线未放入 铁心时示值 为零
直流200A量程
霍霍霍尔尔钳钳钳形形形电 70.9A 电电流流流表表表演演演示示示
钳形表的环形铁 心可以张开， 导线由此穿过
霍尔式接近开关用于转 速测量演示
n= 60
f 4
(r/min)
T
软铁分流翼片
开关型霍尔IC
将被测电流的 导线穿过霍尔电流 传感器的检测孔。 当有电流通过导线 时，在导线周围将 产生磁场，磁力线 集中在铁心内，并 在铁心的缺口处穿 过霍尔元件，从而 产生与电流成正比 的霍尔电压。
5.霍尔电流传感器
霍尔常数
RH
1 ne
霍尔常数大小取决于导体的载流子密度：
金属的自由电子密度太大，因而霍尔常数小，
霍尔电势也小，故金属材料不宜制作霍尔元件
半导体中电子迁移率（电子定向运动平均速 度）比空穴迁移率高，因此N型半导体较适合 于制造灵敏度高的霍尔元件。
霍尔电势与导体厚度d成反比： 为了提高霍尔电势值， 霍尔元件制成薄片形状。
开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
霍尔传感器的工作原理及应用32页PPT
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
霍尔传感器的工作原理及应用
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化鼻子 走。— —莎士 比
霍尔传感器的工作原理及应用页PPT文档
产生的电动势称霍尔电势
半导体薄片称霍尔元件
返回
上一页
下一页
霍尔效应原理
返回
UH
RH
IB d
上一页
下一页
载流子受洛仑兹力 Fe B
霍尔电场强度 平衡状态
EH
UH b
eEH evB
EH vB
因为
I nbvde
电子运动平均速度 v I bdne
返回
上一页
下一页
霍尔电势
UH
1 IB ne d
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，
U H 0 K H 0 I2B 0 U H K H I2 B
KH0I20KHI2
K H 0 R P 0 R P 0 R i0 I s K H 0 ( 1 T ) R P 0 ( 1 R P 0 T ( 1 ) R i0 T ( 1 ) T ) I S
不等位电势是由霍尔电极2和之间的电阻决定的， r 0称不等位电阻
返回
上一页
下一页
(4) 寄生直流电势 霍尔元件零位误差的一部分 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，
霍尔电极的输出有一个直流电势 控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆
接触时，会产生整流效应。 两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不
经整理，忽略 T 2 高次项后得
返回
上一页
下一页
RP0 Ri0
R i0
当霍尔元件选定后，它的输入电阻 和温度系
数 及霍尔电势温度系数 可以从元件参数表
中查到（ R i0 可以测量出来），用上式即可计算 出分流电阻 R p 0 及所需的分流电阻温度系数 值。
半导体薄片称霍尔元件
返回
上一页
下一页
霍尔效应原理
返回
UH
RH
IB d
上一页
下一页
载流子受洛仑兹力 Fe B
霍尔电场强度 平衡状态
EH
UH b
eEH evB
EH vB
因为
I nbvde
电子运动平均速度 v I bdne
返回
上一页
下一页
霍尔电势
UH
1 IB ne d
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，
U H 0 K H 0 I2B 0 U H K H I2 B
KH0I20KHI2
K H 0 R P 0 R P 0 R i0 I s K H 0 ( 1 T ) R P 0 ( 1 R P 0 T ( 1 ) R i0 T ( 1 ) T ) I S
不等位电势是由霍尔电极2和之间的电阻决定的， r 0称不等位电阻
返回
上一页
下一页
(4) 寄生直流电势 霍尔元件零位误差的一部分 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，
霍尔电极的输出有一个直流电势 控制电极和霍尔电极与基片的连接是非完全欧姆
接触时，会产生整流效应。 两个霍尔电极焊点的不一致，引起两电极温度不
经整理，忽略 T 2 高次项后得
返回
上一页
下一页
RP0 Ri0
R i0
当霍尔元件选定后，它的输入电阻 和温度系
数 及霍尔电势温度系数 可以从元件参数表
中查到（ R i0 可以测量出来），用上式即可计算 出分流电阻 R p 0 及所需的分流电阻温度系数 值。
霍尔式传感器原理及应用课件
霍尔元件的结构与特性
霍尔元件通常由霍尔材料、电极和基底组成，其中霍尔材料是实现霍尔效 应的关键。
霍尔元件具有高灵敏度、快速响应、线性输出等特点，广泛应用于磁场、 电流、位置等物理量的测量。
不同类型的霍尔元件适用于不同的测量范围和环境条件，选择合适的霍尔 元件是保证测量准确性和稳定性的关键。
02
霍尔式传感器的类型与特性
特殊型霍尔传感器
总结词
具有特殊功能或应用领域的霍尔传感器，如高温型、高压型 、小型化等。
详细描述
特殊型霍尔传感器通常采用特殊的材料、工艺和设计，以满 足特殊应用的需求，如高温环境下测量磁场、高压环境下检 测电流等。
03
霍尔式传感器的应用
在自动化控制系统中的应用
1 2
自动化生产线的物料传送和定位
线性型霍尔传感器
总结词
主要用于测量磁场强度的变化，输出 与磁场强度的变化成线性关系的电压 或电流信号。
详细描述
线性型霍尔传感器通常具有较高的灵 敏度和精度，适用于需要精确测量磁 场变化的场合，如电流测量、磁通量 测量等。
开关型霍尔传感器
总结词
主要用于检测磁场是否存在，输出为高电平或低电平信号。
详细描述
开关型霍尔传感器通常具有较低的灵敏度，但具有快速响应速度和低功耗等特 点，适用于需要快速检测磁场状态变化的场合，如位置检测、转速检测等。
温度补偿型霍尔传感器Байду номын сангаас
总结词
具有温度补偿功能，能够自动修正温 度变化对传感器输出的影响。
详细描述
温度补偿型霍尔传感器通常采用特殊 的电路设计和材料，以实现温度补偿 功能，适用于需要精确测量磁场且环 境温度变化较大的场合。
工作电压范围
《霍尔式传感器》课件
（a）在输入回路中进行温度补偿，当温度变化时，用Rt的变化来抵消霍尔元件灵敏度KH和输入电阻Ri变化对霍尔输出的电压UH的影响
（b）在输出回路中进行温度补偿，当温度变化时，用Rt的变化来抵消霍尔电压UH和输出电阻Ro 变化对负载电阻RL上的电压UL的影响
在安装测量电路时，热敏元件最好和霍尔元件封装在一起或尽量靠近，以使二者温度变化一致。
（二）.霍尔元件基本结构
霍尔元件的结构很简单, 它由霍尔片、 引线和壳体组成, 如下图 (a)所示。 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片， 引出四个引线。1、1′两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；2、2′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。 霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成如图（C）。 在电路中霍尔元件可用三种符号表示，如图(b)所示。
单击此处添加大标题内容
单击此处可添加副标题
1879年美国物理学家霍尔发现：在通有电流的金属板上加一个强磁场，当电路流方向与磁场方向垂直时，在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面之间出现电动势，这种现象就称为霍尔效益，这个电动势差称为霍尔电动势。（置于磁场中的静止载流导体, 当它的电流方向与磁场方向不一致时, 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势, 这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。） 其原理可用带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力解释。 图 5 – 1（a） 所示, 在垂直于外磁场B的方向上放置一导电板, 导电板通以电流I, 方向如图所示。导电板中的电流是金属中自由电子在电场作用下的定向运动。此时, 每个电子受洛仑磁力fL的作用，fL大小 ： fL =eBv 式中: e——电子电荷; v——电子运动平均速度; B——磁场的磁感应强度。
二、霍尔元件的主要特性
1） 额定激励电流和最大允许激励电流
（b）在输出回路中进行温度补偿，当温度变化时，用Rt的变化来抵消霍尔电压UH和输出电阻Ro 变化对负载电阻RL上的电压UL的影响
在安装测量电路时，热敏元件最好和霍尔元件封装在一起或尽量靠近，以使二者温度变化一致。
（二）.霍尔元件基本结构
霍尔元件的结构很简单, 它由霍尔片、 引线和壳体组成, 如下图 (a)所示。 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片， 引出四个引线。1、1′两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；2、2′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。 霍尔元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成如图（C）。 在电路中霍尔元件可用三种符号表示，如图(b)所示。
单击此处添加大标题内容
单击此处可添加副标题
1879年美国物理学家霍尔发现：在通有电流的金属板上加一个强磁场，当电路流方向与磁场方向垂直时，在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面之间出现电动势，这种现象就称为霍尔效益，这个电动势差称为霍尔电动势。（置于磁场中的静止载流导体, 当它的电流方向与磁场方向不一致时, 载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势, 这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。） 其原理可用带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力解释。 图 5 – 1（a） 所示, 在垂直于外磁场B的方向上放置一导电板, 导电板通以电流I, 方向如图所示。导电板中的电流是金属中自由电子在电场作用下的定向运动。此时, 每个电子受洛仑磁力fL的作用，fL大小 ： fL =eBv 式中: e——电子电荷; v——电子运动平均速度; B——磁场的磁感应强度。
二、霍尔元件的主要特性
1） 额定激励电流和最大允许激励电流
第5章 霍尔式传感器(西理工传感器原理及应用课件)
(c)遮断式
由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理 量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、 液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车 轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路， 可制成车速表，里程表等等.
转速测量演示
f n= 60 4
(r/min)
第五章 磁电式传感器
本章要点: 1.磁电感应式传感器的原理和应用 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件) 的原理、设计方法和正确使用
第一节
磁电感应式传感器
简称感应式传感器，也称电动式传感器。 建立在电磁感应基础上，利用导体和磁场发生相对运动而在 导体两端输出感应电动势 e=BNlv 。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。 以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接，磁钢用 弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元 件支承。
b.四根引线
c.壳体：非导磁金属、陶瓷和环氧树脂封装。
电路符号：
H
常用材料有锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、 砷化铟（InAs）等半导体材料。
2.电磁特性 a.UH-I特性：磁场B恒定，控制电流I与霍尔输出电势 UH之间呈线性关系。 b.UH-B特性：控制电流I恒定，霍尔元件的开路霍尔 电势随磁感应强度增加并不完全呈线性关系。 c.R-B特性：磁阻效应：霍尔元件的内阻随磁场的绝对 值增加而增加的现象（增大）。 3.霍尔元件的零位误差(不等位电势和寄生直流电势)、 温度误差及补偿
VH cos
a. sin2及 cos2 发生器 两霍尔器件互成直角地放在一个可旋转的恒定磁场中，其中 之一通以控制电流I，输出电压为VH1=kHI cos，如果把该输 出电压放大后加至另一个霍尔器件的控制电流端，则第二 个霍尔输出电压为VH2 sincos，因此VH2 sin2 。 如果两个霍尔器件互相平行安置，则输出为VH2 cos cos， 即VH2 cos2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
开关标志面为敏感面。即S型对着磁钢的S极面，N 型对着磁钢的N极面。
3019
BOP=300~480GS BRP=150~420GS BH=120GS
UGN(S) 3019T
Vcc 1
123 2
3 V0
优选文档
3020 BOP=220GS BRP=165GS Vcc=4.5~24VDC 最大灌电流25mA
3.霍尔元件的零位误差(不等位电势和寄生直流电势)、 温度误差及补偿
优选文档
7
4.应用
（一）霍尔式位移传感器 （二）霍尔式加速度传感器
S
N
M
N
a
S
优选文档
8
（三）霍尔式压力传感器
优选文档
9
霍尔传感器用于测量磁场强度
测量铁心 气隙的B值
霍尔元件
优选文档
10
三、霍尔集成电路的分类和结构
金属的霍尔系数远远小于半导体材料，但就是比 较大的霍尔电势材料如砷化铟，其数值一般也只 能达到几十毫伏，为此用集成电路技术将霍尔元 件、放大电路或开关电路等集成在一个半导体基 片上，做成线性或开关型电路。 按输出功能可分开关型和线性霍尔电路。
所以它既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器。
优选文档
3
一、霍尔效应
金属或半导体薄片置于 磁场中，当有电流流过 时，在垂直于电流和磁 场的方向上将产生电动 势，这种物理现象称为 霍尔效应。
实验证明：霍尔电势 UH RHIB / d kHIB
RH—霍尔系数，与薄片的材料有关； kH—灵敏度系数，kH=RH/d，d越薄，kH越大。（薄1m）
以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接，磁钢用 弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元 件支承。
优选文档
2
第二节 霍尔式传感器
霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理 将被测量，如电流、磁场、位移、压力等转换成电动 势输出的一种传感器。
目前，该类传感器主要是霍尔集成电路，所用的 核心单元基于霍尔效应，利用集成电路技术制成。
密特（触发器）整形电
路，实现开关两种状态。
3地
一次磁场强度的变化，就使传感器完成一次开关动作。
优选文档
12
实际的霍尔开关输出与输入磁场 Vout(V) 的关系有两种情况：
ON
单向磁场工作型（也叫单稳开关
型）：当外加磁感应强度达到
器件的导通磁场时，开关接通，
磁场消失后，器件关断。
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
双向磁场工作型（也叫双稳态开 关型、锁键型）：当外加磁场 使其导通后，去掉磁场仍然保 持导通态，只有当施加反极性 磁场达到一定数值后才能关断。
B与薄片法线成角，则 UH kHIBcos
优选文档
4
霍尔效应演示
霍尔效应 d
a b
c
优选文档
5
二、霍尔元件及应用
1.霍尔元件：基于霍尔效应原理工作的半导体器件。 a.霍尔元件为矩形半导体单晶片（420.1mm3)
长方向： 控制电流端引线
b.四根引线
红 控制电流极（或激励电极）
另两侧中点：霍尔输出引线
CS6837 BOP=350~750GS BRP=100GS Vcc=4.5~9VDC 最大灌电流12mA
上限频率通常为100kHz。
(2)线性霍尔电路的磁电特性为 一斜线，磁场绝对值过大时， 曲线趋于平坦，表明此时，霍 尔电路已脱离线性区。
优选文档
Vout(V) ON
OFF
0
BRP BH BOP
B
Vout
B 0 BH Vout
B(T) 16
四、霍尔开关电路的应用
（一）器件介绍 1.器件型号 美国SPR公司生产的：
其主要是由内部施密特触发器是 单稳型还是双稳型决定的。
OFF
BRP BH BOP
B
Vout
B 0 BH
优选文档
13
2.霍尔线性集成电路
其输出电压随外加磁场的变化而连续地、线性地变化。
霍耳线性集成传感器有单端输出和双端输出两种，其电 路结构如下图。为了提高传感器的性能，往往在电路中 设置稳压、电流放大输出级、失调调整和线性度调整等 电路。
第五章 磁电式传感器
本章要点: 1.磁电感应式传感器的原理和应用 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件) 的原理、设计方法和正确使用
优选文档
1
第一节 磁电感应式传感器
简称感应式传感器，也称电动式传感器。 建立在电磁感应基础上，利用导体和磁场发生相对运动而在
导体两端输出感应电动势 e=BNlv 。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。
优选文档
11
1.霍尔开关集成电路
它是利用集成电路技术在同一硅基片上集成稳压电路、 霍尔元件、放大电路、整形电路和开关电路。
其基本功能是将磁输入信号转换成开关信号形式输出。
1 Vcc
工作过程：当磁场作用
霍尔元件 放大
整形
输出 2
在传感器上时，霍尔元 电源
件输出霍尔电压UH，经
放大器放大后，送至施
VT
1
Vcc
稳压
a.单端输出 2 地
单端输出的传感器是一个
三端器件，它的输出电压
对外加磁场的微小变化能
做出线性响应，通常将输
3 出电压用电容交连到外接
Vout
放大器，将输出电压放大
到较高的电平。
优选文档
14
双端输出的传感器是一个 8脚双列直插封装的器件， 它可提供差动射极跟随输 出，还可提供输出失调调 零。
UGN(S)3017T,3020T,3030T,3075T 上海半导体器件16厂生产的：
SLN(S)3019,3020,3030,3075 日本松下公司生产的：DN835,839,6837,6839 南京半导体总厂相应的：CS835,839,6837,6839
优选文档
17
2.接线形式（以3019为例）比三极管还小，还薄。
绿
霍尔电极
c.壳体：非导磁金属、陶瓷和环氧树脂封装。
电路符号：
H
常用材料有锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、
砷化铟（InAs）等半导体材料。
优选文档
6
2.电磁特性 a.UH-I特性：磁场B恒定，控制电流I与霍尔输出电势 UH之间呈线性关系。 b.UH-B特性：控制电流I恒定，霍尔元件的开路霍尔 电势随磁感应强度增加并不完全呈线性关系。 c.R-B特性：磁阻效应：霍尔元件的内阻随磁场的绝对 值增加而增加的现象（增大）。
3
Vcc
稳压
输出
75 6
1 8
输出
3.封装外形
b.双端输出 4 地
以封装材料分为塑料封 装和陶瓷封装两种。
以外形分为扁平单列式 和双列直插式两种。
优选文档
15
4.霍尔集成电路特性
(1)开关型的工作特性 BOP为导通点（或工作点）， BRP为释放点， BH=BOP - BRP为磁滞。 BOP越小，则灵敏度越高。 BH越大，抗干扰愈强。
3019
BOP=300~480GS BRP=150~420GS BH=120GS
UGN(S) 3019T
Vcc 1
123 2
3 V0
优选文档
3020 BOP=220GS BRP=165GS Vcc=4.5~24VDC 最大灌电流25mA
3.霍尔元件的零位误差(不等位电势和寄生直流电势)、 温度误差及补偿
优选文档
7
4.应用
（一）霍尔式位移传感器 （二）霍尔式加速度传感器
S
N
M
N
a
S
优选文档
8
（三）霍尔式压力传感器
优选文档
9
霍尔传感器用于测量磁场强度
测量铁心 气隙的B值
霍尔元件
优选文档
10
三、霍尔集成电路的分类和结构
金属的霍尔系数远远小于半导体材料，但就是比 较大的霍尔电势材料如砷化铟，其数值一般也只 能达到几十毫伏，为此用集成电路技术将霍尔元 件、放大电路或开关电路等集成在一个半导体基 片上，做成线性或开关型电路。 按输出功能可分开关型和线性霍尔电路。
所以它既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器。
优选文档
3
一、霍尔效应
金属或半导体薄片置于 磁场中，当有电流流过 时，在垂直于电流和磁 场的方向上将产生电动 势，这种物理现象称为 霍尔效应。
实验证明：霍尔电势 UH RHIB / d kHIB
RH—霍尔系数，与薄片的材料有关； kH—灵敏度系数，kH=RH/d，d越薄，kH越大。（薄1m）
以磁电式速度传感器为例，一种是绕组与壳体连接，磁钢用 弹性元件支承，另一种是磁钢与壳体连接，绕组用弹性元 件支承。
优选文档
2
第二节 霍尔式传感器
霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理 将被测量，如电流、磁场、位移、压力等转换成电动 势输出的一种传感器。
目前，该类传感器主要是霍尔集成电路，所用的 核心单元基于霍尔效应，利用集成电路技术制成。
密特（触发器）整形电
路，实现开关两种状态。
3地
一次磁场强度的变化，就使传感器完成一次开关动作。
优选文档
12
实际的霍尔开关输出与输入磁场 Vout(V) 的关系有两种情况：
ON
单向磁场工作型（也叫单稳开关
型）：当外加磁感应强度达到
器件的导通磁场时，开关接通，
磁场消失后，器件关断。
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
双向磁场工作型（也叫双稳态开 关型、锁键型）：当外加磁场 使其导通后，去掉磁场仍然保 持导通态，只有当施加反极性 磁场达到一定数值后才能关断。
B与薄片法线成角，则 UH kHIBcos
优选文档
4
霍尔效应演示
霍尔效应 d
a b
c
优选文档
5
二、霍尔元件及应用
1.霍尔元件：基于霍尔效应原理工作的半导体器件。 a.霍尔元件为矩形半导体单晶片（420.1mm3)
长方向： 控制电流端引线
b.四根引线
红 控制电流极（或激励电极）
另两侧中点：霍尔输出引线
CS6837 BOP=350~750GS BRP=100GS Vcc=4.5~9VDC 最大灌电流12mA
上限频率通常为100kHz。
(2)线性霍尔电路的磁电特性为 一斜线，磁场绝对值过大时， 曲线趋于平坦，表明此时，霍 尔电路已脱离线性区。
优选文档
Vout(V) ON
OFF
0
BRP BH BOP
B
Vout
B 0 BH Vout
B(T) 16
四、霍尔开关电路的应用
（一）器件介绍 1.器件型号 美国SPR公司生产的：
其主要是由内部施密特触发器是 单稳型还是双稳型决定的。
OFF
BRP BH BOP
B
Vout
B 0 BH
优选文档
13
2.霍尔线性集成电路
其输出电压随外加磁场的变化而连续地、线性地变化。
霍耳线性集成传感器有单端输出和双端输出两种，其电 路结构如下图。为了提高传感器的性能，往往在电路中 设置稳压、电流放大输出级、失调调整和线性度调整等 电路。
第五章 磁电式传感器
本章要点: 1.磁电感应式传感器的原理和应用 2.霍尔传感器(特别是集成霍尔器件) 的原理、设计方法和正确使用
优选文档
1
第一节 磁电感应式传感器
简称感应式传感器，也称电动式传感器。 建立在电磁感应基础上，利用导体和磁场发生相对运动而在
导体两端输出感应电动势 e=BNlv 。 应用于测振动速度、转速、扭矩等。
优选文档
11
1.霍尔开关集成电路
它是利用集成电路技术在同一硅基片上集成稳压电路、 霍尔元件、放大电路、整形电路和开关电路。
其基本功能是将磁输入信号转换成开关信号形式输出。
1 Vcc
工作过程：当磁场作用
霍尔元件 放大
整形
输出 2
在传感器上时，霍尔元 电源
件输出霍尔电压UH，经
放大器放大后，送至施
VT
1
Vcc
稳压
a.单端输出 2 地
单端输出的传感器是一个
三端器件，它的输出电压
对外加磁场的微小变化能
做出线性响应，通常将输
3 出电压用电容交连到外接
Vout
放大器，将输出电压放大
到较高的电平。
优选文档
14
双端输出的传感器是一个 8脚双列直插封装的器件， 它可提供差动射极跟随输 出，还可提供输出失调调 零。
UGN(S)3017T,3020T,3030T,3075T 上海半导体器件16厂生产的：
SLN(S)3019,3020,3030,3075 日本松下公司生产的：DN835,839,6837,6839 南京半导体总厂相应的：CS835,839,6837,6839
优选文档
17
2.接线形式（以3019为例）比三极管还小，还薄。
绿
霍尔电极
c.壳体：非导磁金属、陶瓷和环氧树脂封装。
电路符号：
H
常用材料有锗（Ge）、硅（Si）、锑化铟（InSb）、
砷化铟（InAs）等半导体材料。
优选文档
6
2.电磁特性 a.UH-I特性：磁场B恒定，控制电流I与霍尔输出电势 UH之间呈线性关系。 b.UH-B特性：控制电流I恒定，霍尔元件的开路霍尔 电势随磁感应强度增加并不完全呈线性关系。 c.R-B特性：磁阻效应：霍尔元件的内阻随磁场的绝对 值增加而增加的现象（增大）。
3
Vcc
稳压
输出
75 6
1 8
输出
3.封装外形
b.双端输出 4 地
以封装材料分为塑料封 装和陶瓷封装两种。
以外形分为扁平单列式 和双列直插式两种。
优选文档
15
4.霍尔集成电路特性
(1)开关型的工作特性 BOP为导通点（或工作点）， BRP为释放点， BH=BOP - BRP为磁滞。 BOP越小，则灵敏度越高。 BH越大，抗干扰愈强。