集成霍尔传感器

开关型集成霍尔传感器和线性集成霍尔传感
器两种类型。
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81.2. 开.1关开型关集成型霍集尔传成感霍器尔的结传构感器
❖ 霍尔片、引线和壳体组成
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82.．2.开1 关开型关霍尔型集集成成传感霍器尔的传工作感原器理
1 VCC
稳压 电路
霍尔元件 放大器
整形电路
3
输出 UOUT
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霍尔转速表
在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可 选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的 磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件 输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可 以确定被测物的转速。
线性霍尔
NS
磁铁
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霍尔式接近开关
当磁铁的有效磁 极接近、并达到动作 距离时，霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
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霍尔元件的材料特性
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1．8.主1.要3 特霍性尔参元数件的主要参数
❖ 1. 额定功耗 ❖ 2. 输入电阻 和输出电阻 ❖ 3. 不平衡电势 ❖ 4. 霍尔电势温度系数 ❖ 5. 内阻温度系数 ❖ 6. 灵敏度
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8.1.4 霍尔元件的基本测量电路
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8.1 霍尔传感器的工作原理
8.1.1 霍 尔 效 应
❖ 金属或半导体薄片置于磁感应强度B的磁 场（磁场方向垂直与薄片）中，当有电 流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向 上将产生电动势UH，这种物理现象称为 霍尔效应。该电势UH 称霍尔电势。
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霍尔效应
❖ 一块长为L、宽为W、厚为d的N型半导体薄
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中的应用
带有微
型磁铁
霍尔
的霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生
危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转
动状态有助于控制刹车力的大小。
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ABS的工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调节器 3—控制器
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引言
❖ 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。 ❖ 1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了
霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有 得到应用。
❖ 随着半导体技术的发展，开始用半导体材料制成霍 尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。
❖ 霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振 动等方面的测量。
+ I
RP VCC
UH RL -
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8.2 集成霍尔传感器
集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍
尔元件和测量线路集成在一起的一种传感器。
集成霍尔传感器与分立元件相比，它具有可
靠性高、体积小、重量轻、功耗低等优点，
正越来越受到重视。
集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔
输出信号。按照输出信号的形式，可以分为
UH
RH d
ห้องสมุดไป่ตู้
IB
d
IB
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❖ 磁场与薄片法线夹角为
UH KHIB cos
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常用的霍尔元件材料
❖ 锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。其 中N型锗容易加工制造，其霍尔系数、温度性 能和线性度都较好。N型硅的线性度最好，其 霍尔系数、温度性能同N型锗相近。锑化铟对 温度最敏感，尤其在低温范围内温度系数大， 但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔 系数较小，温度系数也较小，输出特性线性 度好。
+
UH
VT
-
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2 GND
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83..2开.1关开型集关成型霍集尔传成感霍器尔的工传作感特性器
UOU（T V）
关
开
0
BKP
BH
BOP
B
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84..2开.1关开型集关成型霍集尔传成感霍器尔的接传口感电路器
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18.线.2性.2集线成霍性尔集传成感器霍的尔结传构及感工器作原理
产生负电荷积聚，另一端面则为正电荷积聚。
由于电荷积聚，产生静电场，称为霍尔电场。 该静电场对电子的作用力FE与洛仑兹力FL的 方向相反，将阻止电子继续偏转，其大小为
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FE
eEH
eUH b
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❖ 电场力阻止电子继续向原侧面积累，当电子 所受电场力和洛仑兹力相等时，电荷的积累 达到动态平衡，由于存在EH，半导体片两侧 面间出现电位差UH ，称为霍尔电势
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所实现的多媒体界面： 霍尔电流传感器演示 铁心
线性霍尔IC
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霍尔钳形电流表（交直流两用） 豁口
压舌
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课间休息！！
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8.3 霍尔传感器的应用
8.3.1 霍尔式位移传感器
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8.38.2.3霍霍尔式尔压传力感传感器器的应用
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8.38.3.3霍霍尔电尔子传点感火器器的应用
隔磁罩 隔磁罩缺口 霍尔元件
磁钢
(a)
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常用传感器：国产YSH-1型霍尔压力变送器
S
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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28.线.2性.2集线成霍性尔集传成感器霍的尔主传要技感术器特性
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁感应强度B（T）
片，位于磁感应强度为B的磁场中，B垂直于
L-W平面，沿L通电流I，N型半导体的载流体-
电子将受到B产生的洛仑兹力FB的作用
B
FB evB
d
------
FL
b UH
FE
v
I
I
++++++
UH
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L
3
8.1.2 基本原理
❖ 洛仑兹力FL使电子向垂直于B和自由电子运动 方向偏移，其方向符合右手螺旋定律，即电 子有向某一端积聚的现象，使半导体—端面