最新08第八章 霍尔传感器 (2)
霍尔传感器教学课件
磁编码器
用于测量物体的旋转或线性位 置。
霍尔传感器在电子、汽车行业中的应用
电子
智能手机、电视机、电脑、数字相机
汽车
转向传感器、刹车传感器、车速传感器、燃油 传感器
霍尔传感器的优缺点
优点
灵敏度高、响应速度快、可靠性高、无机械磨损
缺点
价格较高、受环境影响大、精度受限制
霍尔传感器的维护
1 定磁干扰,确保霍尔传感器的正常工作和长寿命。
3 应用场景
霍尔传感器常用于电子 设备中,如智能手机、 电视机、电脑、数字相 机。
霍尔传感器的分类
根据输出信号分类
线性霍尔传感器、开关型霍尔传感器
根据工作原理分类
电流感应型霍尔传感器、磁感应型霍尔传感器
常见的霍尔传感器
电子流量计
用于测量液体或气体的流速和 体积。
位置传感器
用于检测物体的位置或位置变 化。
定期清洁霍尔传感器,防止灰尘和杂质堆积。
2 避免电磁干扰
将霍尔传感器安装在远离电磁源的位置,避免干扰。
3 遵循正确的使用方式
遵循使用手册中的指导,正确使用和维护霍尔传感器。
结论
1 霍尔传感器是一种重要的传感器
它通过测量磁场变化实现非接触式测量,广泛应用于电子和汽车行业。
2 有广泛的应用场景
霍尔传感器在智能手机、电视机、电脑、汽车等设备中发挥重要作用。
霍尔传感器教学课件PPT
# 霍尔传感器教学课件PPT 霍尔传感器是一种广泛应用于电子设备中的传感器。本教学课件将全面介绍 霍尔传感器的定义、工作原理,以及在电子和汽车行业的应用。
什么是霍尔传感器
1 定义
霍尔传感器是利用霍尔 效应来测量电磁场强度 变化的一种传感器。
第八章 检测技术的基础——霍尔传感器
施密特触发器,输出电路所 构成。 放大器采用差分式,利于
抗干扰; 施密特触发器是常用的限位
电平翻转的电路; 输出电路采用集电极开路方式(2,
3脚)。
2.线性集成块
放大器采用三运放组成精密电桥放大器,具有强大的抗干扰 能力。考虑到需要线性输出,有的器件内部安排了线性补偿电路。
角位移
3
2
1
7—14 角位移测量仪结构示意图
1—极靴 2—霍尔器件 3—励磁线圈
角度和电势变化正比,但不是线性,必须采用特定形状的磁极
位移
在磁场强度相同而极性相反的两个磁铁气隙中放置一 个霍尔元件。当元件的控制电流I恒定不变时,霍尔电 势方V 向H的与变磁化感梯应度强d度B dBx成为正一比常。数若则磁当场霍在尔一元定件范沿围x内方沿向x 移动时,VH 的变化为:
三.霍尔片的电路补偿
1.不等位电势的补偿:
不对称电路简单,而对称补偿的温度稳定性要好些
2.温度补偿
霍尔元件一般为半导体材料制成,许多参数都会受到温度的影响.例如迁移率、电 阻率都受到温度变化而明显变化。由此引起灵敏度,输入电阻,输出电阻都发 生相应变化.为了保证测量精度,有必要采取补偿措施。
(1)恒流源分压电阻法:
霍尔元件是半导体四端薄片,一般做成正方形,在薄片的相对两侧对称的悍上两对电极 引出线(一对称激励电流端,另一对称霍尔电势输出端)
霍尔元件实测
演示视频
二、霍尔片的主要技术指标
1.额定激励电流IH:
霍尔元件温升10C所焦耳热W.
Wj
I 2R
I 2
的测量以及自动控制。归纳起来,霍尔传感器主要有下列三 个方面的用途:
①维持I、a不变,则E=f(B),在这方面的应用有:测量
《电子电工实习》第八章课后习题
由于霍尔元件能响应静态磁场,所以霍尔交直流钳形表语 交流电流互感器相比,关键的不同之处是能够__测量直流 电流__。
如果该电流传感器的额定电流为1000A,精度等级为1.0 级,最小测量值为90A(否则无法保证测量准确度),当被 测电流约为30A时,该电流产生的磁场可能太小,可采取 __增加一次侧绕组圈数__措施,使穿过霍尔元件的磁场成 倍地增加(可参考电流互感器原理),以增加霍尔元件的输 出 观 电 察 压 图 。8 - 2 2 的 结 构 , 谈 谈 被 测 导 线 是 _ _ 从 钳 口 _ _ 放 入 图 8-22所示的铁心中间的。
1 某霍尔电流传感器的额定匝数比为1/1000,额定电流值为 300A,被测电流母线直接穿过铁心,测得二次侧电流为 0.15A,则被测电流为_____A。 A.45000 B.45 C.0.15*10-3 D.0.15*103
2
D
图8-22是霍尔交直流钳形表的结构示意图,请分析填空:
夹持在铁心中的导线电流越大,根据右手定律,产生的磁感应强 度B就越__大__,紧夹在铁心缺口(在钳形表内部,图中未画出) 中的霍尔元件产生的霍尔电动势也就越__大__,因此该霍尔电流 传感器的输出电压与被测导线中的电流成__正比__关系。
(7)OC门的基极输入为低电平、其集电极不接上拉电阻时,集
电极的输出为_____。
C
A.高电平 B.低电平 C.高阻态 D.对地饱和导通
(8)为保证测量精度,图8-3中的线性霍尔IC的磁感应强度 不宜超过_____为宜B 。 A.0T B. ±0.10T C. ±0.15T D. ±100G
《传感器技术与应用》课件第八章霍尔传感器
霍尔传感器的优缺点Fra bibliotek优点• 精度高 • 抗干扰强 • 无需接触 • 易于组装 • 稳定性好
缺点
• 灵敏度受工作条件影响 • 温度漂移 • 过渡范围小 • 工艺要求高 • 价格高
结论和总结
霍尔传感器作为一种新型传感器,它小巧易用,操作响应快,精度高,形象直观,无触点、寿命长等优 点——同时也具有一定的设计和工艺问题。它已经成功应用于各种领域,如工业自动化、医疗电子、汽车 电子、消费类电子等,可以说它的应用前景广阔。
1
车辆速度测量
通过霍尔传感器感知车轮旋转,检测出
电能计量
2
汽车行驶的速度。
通过霍尔传感器测量电流,实现对电能
表的感测,用来记录消费者用电量并通 过该数据进行电费统计。
3
工业领域无触点开关
通过交流磁场及霍尔效应,实现磨损少、 寿命长、反应速度快的高频开关,具有 广泛的应用前景。
常见的霍尔传感器应用案例
《传感器技术与应用》课 件第八章霍尔传感器
本章将全面介绍霍尔传感器的原理和分类,探讨它在实际应用中的作用和优 缺点,以及常见的应用案例。
霍尔效应的原理
霍尔效应是指将有电子通过的金属中产生横向磁场时,电子运动方向会受到磁场作用力的影响而发生偏转现象。 应用了霍尔效应后可以通过电磁场的变化来测量探测位置、速度、角度、电流等物理量。
Mining Conveyor Belt
霍尔传感器被应用在采矿行业的 传送带系统,实时检测重量、速 度、位置等信息。
Roofing Nail Gun
霍尔元件探测钉击打的磁场脉冲 信号来计数,计量钉击的时间、 频率、数量等。
Automotive Transmission
使用霍尔传感器来实现自动变速 器的控制,实现自动挡、手动挡 的自动换挡功能。
8霍尔传感器讲解
霍尔元件
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19
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。
n 60
f
线性霍尔
22
NS
磁铁
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第八章 霍尔传感器
本章主要学习霍尔传感器 的工作原理、霍尔集成电路的特 性及其在检测技术中的应用,还 涉及磁场测量技术。
霍尔元件是 一种四端元件
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1
第一节 霍尔元件的结构及工作原理
半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中,磁场方向 垂直于薄片,当有电流I 流过薄片时,在垂直于电流和磁 场的方向上将产生电动势EH,这种现象称为霍尔效应。
以下哪一个激励电流的数值较为妥当?
5μA 0.1mA 2mA 80mA
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第二节 霍尔集成电路
霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差 动放大器等做在一个芯片上,输出电压为伏级,比直 接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件 如UGN3501等。
5-霍尔集成电路(PNP型霍尔IC)
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霍尔式无触点汽车电子点火装置(续)
当叶片遮挡在霍尔IC面前时,PNP型霍尔IC的输出为低电平, 晶体管功率开关处于导通状态,点火线圈低压侧有较大电流通
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开关型霍尔集成电路 的外形及内部电路
Vcc
霍尔 元件
自动检测技术及应用ppt课件第8章 霍尔传感器
若控制电流值固定,则: VH=KBB
传感器及检测技术
KB——磁场灵敏度,通常以额定电流为标准。磁场灵敏 度等于霍耳元件通以额定电流时每单位磁感应强度对应 的霍耳电势值。常用于磁场测量等情况。 若磁场值固定,则:
VH=KI I
KI——电流灵敏度,电流灵敏度等于霍耳元件在单位磁 感应强度下电流对应的霍耳电势值。
传感器及检测技术
VH/mV 80 60
霍耳电势随负载电阻值而改变的情况
λ=R3/R2
λ=∞ λ=7.0 λ=3.0 λ=1.5
理论值 实际值
40 20
I
R3 VH
0 0.2 0.4 0.6 B/T 0.8 1.0
霍耳电势的负载特性
传感器及检测技术
6、温度特性:指霍耳电势或灵敏度的温度特性,以及 输入阻抗和输出阻抗的温度特性。它们可归结为霍耳 系数和电阻率(或电导率)与温度的关系。 双重影响:元件电阻,采用恒流供电;载流子迁移率, 影响灵敏度。二者相反。
VOUT/V 12
ON
OFF
0
BRP BH BOP B
霍耳开关集成传感器的工作特性曲线
霍耳开关集成传感器的技术参数: 工作电压 、磁感应强度、输出截止电压、 输出导通电流、工作温度、工作点。
磁场与传感器输出电平 的关系。当外加磁感强 度高于BOP时,输出电 平由高变低,传感器处 于开状态。当外加磁感 强度低于BRP时,输出 电平由低变高,传感器 处于关状态。
传感器及检测技术
三.霍耳磁敏传感器(霍耳器件)
电流极
D
霍耳电极
B
s
A
5.4 2.7
d
第八章霍尔传感器
第八章霍尔传感器
图8-1 霍尔元件
a)霍尔效应原理图b)薄膜型霍尔元件结构示意图c)图形符号d)外形总结:
图8-2 线性型霍尔集成电路
a)外形尺寸b)内部电路框图c)双端差动输出型外观
图8-3 线性型霍尔集成电路输出特性
开关型霍尔集成电路将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器
(集电极开路输出门)等电路做在同一个芯片上。
当外加磁场强度超过OC门由高阻态变为导通状态,输出变为低电平;当外加磁场强度低
门重新变为高阻态。
这类器件中较典型的有UGN3020
图8-4 开关型霍尔集成电路
a)外形尺寸b)内部电路框图
图8-8角位移测量仪结构示意图
1-极靴2-霍尔器件3-励磁线圈发散性思维:
图8-12霍尔接近开关应用示意图
a)外形b)接近式c)滑过式d)分流翼片式
1-运动部件2-软铁分流翼片
)接近式c)滑过式哪一种不易损坏?为什么?
8-12d中,磁铁和霍尔接近开关保持一定的间隙、均固定不动。
软铁制作的分流翼片与运动部件联动。
当它移动到磁铁与霍尔接近开关之间时,磁力线被屏蔽,无法到达霍尔接近开关,所以此时霍尔接近开关输出跳变为高电平。
改变分流翼片的宽度可以改变霍尔接近开关的高电平与低电平的占空比。
发散性思维:电梯“平层”如何利用分流翼片的原理?
霍尔传感器的其他用途:霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、霍尔电能表、霍尔高斯计、霍尔液位计、霍尔加速度计等。
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。
第八章霍尔传感器
第八章霍尔传感器 LOGO
霍尔型传感器是磁电转换的一种传感器。1879 年霍尔在金属材料中发现的,已有一百多年的历史, 由于霍尔效应在金属中非常微弱,只是在大学的教 科书中作为一种理论而存在,并未付诸实际应用。 直到100多年以后,大约到上世纪四十年代后期,半 导体工艺的成熟,科学家利用半导体工艺重新试验 霍尔效应,结果发现:半导体工艺(P或N型)都可 以再现霍尔效应现象,并金属霍尔元件的公式半导 体霍尔元件可得到同样的结论,而且N型半导体尤其 明显。使霍尔效应得到广泛的应用。我国大约到上 世纪七十年代开始研究霍尔元件,已能生产各种性 能霍尔元件, 例如:普通型、高灵敏度型、低温度 系数型、测温测磁性和开关型等。
度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移 率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。 ❖ 当温度变化时,霍尔元件的一些特性参数, 如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生 变化,从而使霍尔式传感器产生温度误差。
第八章霍尔传感器
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
第八章霍尔传感器
❖ 基本误差及其补偿 ❖ 温度误差及其补偿 ❖ 温度变化,导致霍尔元件内阻(Ri、Ro)和霍尔灵敏度
(KH)等变化,给测量带来一定误差,即温度误差。 为了减温度误差,需采取温度补偿措施。
第八章霍尔传感器
1.采用恒流源供电和输入回路并联电阻
温度变化引起霍尔元件输入电阻Ri变化,在稳压源供 电时,使控制电流变化,带来误差。为了减小这种误差,
第八章霍尔传感器
在磁场B中运动的电子将受到Lorentz力fL fL=evB
偏转,建立的霍尔电场EH对随后的运动电子施加一电场力fE fE=eEH=eUH /b
霍尔传感器测速2
(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。
霍尔电流传感器
2019/10/25
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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
EH=KH IB
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霍尔钳形电流表(交直流两用)
豁口
压舌
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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
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直流200A量程
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霍霍尔尔钳钳形形 70.9A 电电流流表表演演示示
钳形表的环形铁 心可以张开, 导线由此穿过
霍尔钳形电流表的使用
被测电流的导线从此处穿入 钳形表的环形铁心
手指按下此处,将钳形表的 铁心张开
将被测电流导线逐根夹 到钳形表的环形铁心中
将空调电源的“三芯护套线”
夹到钳形表的环形铁心中,钳 形表的示值为多少?为什么?
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霍尔钳形电流表的使用(续)
叉形钳形表 漏磁稍大, 但使用方便
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线性霍尔
NS
磁铁
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霍尔转速表原理
当齿对准霍尔元件时,磁力线集中穿过霍尔 元件,可产生较大的霍尔电动势,放大、整形 后输出高电平;反之,当齿轮的空挡对准霍尔 元件时,输出为低电平。
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5
霍尔转速传感器在汽车防抱死装置 (ABS)中的应用
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理一、引言霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器,用于检测磁场的存在和强度。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
二、工作原理霍尔效应是指当电流通过导体时,如果该导体处于磁场中,那末导体两侧会产生电势差。
霍尔传感器利用这一效应来测量磁场的存在和强度。
1. 结构霍尔传感器通常由霍尔元件、放大器和输出级组成。
霍尔元件是传感器的核心部份,它是一种半导体器件,具有特殊的结构和材料,能够感受到磁场的变化。
放大器用于放大霍尔元件输出的微弱信号,以便进行后续处理。
输出级则将放大后的信号转换为数字信号或者摹拟信号输出。
2. 工作原理当磁场作用于霍尔元件时,霍尔元件的两侧会产生电势差。
这个电势差与磁场的强度成正比。
通过测量电势差的大小,我们可以确定磁场的存在和强度。
霍尔传感器的工作原理可以分为以下几个步骤:(1)电流输入:将电流输入到霍尔元件中。
(2)霍尔元件感受磁场:当磁场作用于霍尔元件时,霍尔元件的两侧产生电势差。
(3)放大器放大信号:放大器将霍尔元件输出的微弱信号放大到合适的范围。
(4)信号处理:根据应用的需要,对放大后的信号进行进一步处理,如滤波、放大、数字转换等。
(5)输出信号:将处理后的信号转换为数字信号或者摹拟信号输出,供其他设备或者系统使用。
三、应用领域霍尔传感器由于其灵敏度高、响应速度快、体积小等优点,在许多领域得到广泛应用。
1. 汽车行业霍尔传感器在汽车行业中被广泛应用于转向角度传感、车速传感、发动机控制、刹车系统、气囊系统等方面。
例如,霍尔传感器可以用于测量转向轴的转动角度,从而实现车辆的精确控制。
2. 工业自动化霍尔传感器在工业自动化领域中常用于位置检测、速度检测、物体计数等方面。
例如,霍尔传感器可以用于检测传送带上物体的位置和速度,从而实现自动化生产线的控制。
3. 电子设备霍尔传感器在电子设备中的应用也很广泛,如智能手机、平板电脑、游戏手柄等。
例如,霍尔传感器可以用于智能手机中的翻盖检测、屏幕旋转等功能。
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I——激励电流。
由上式可以看出,不等位电势就是激励电流流经不等位电 阻r0所产生的电压, 如上图所示。
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(4) 寄生直流电势
在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时,霍尔电极输出 除了交流不等位电势外,还有一直流电势,称为寄生直流电势。 其产生的原因有:
① 激励电极与霍尔电极接触不良, 形成非欧姆接触, 造 成整流效果;
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2. 霍尔元件基本结构
霍尔元件的结构很简单,它是由霍尔片、四根引线和壳体组 成的, 如图(a)所示。 霍尔片是一块矩形半导体单晶薄片, 引出四根引线: 1、 1′两根引线加激励电压或电流,称激励电极 (控制电极); 2、 2′引线为霍尔输出引线, 称霍尔电极。 霍 尔元件的壳体是用非导磁金属、 陶瓷或环氧树脂封装的。 在电 路中, 霍尔元件一般可用两种符号表示, 如图(b)所示。
R=U/I=El/I=vl/(μnevbd)(因为μ=v/E, μ为电子迁移率),则
k l bd nebd
解得
RH=μρ
(半导体)材料性能好?
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8
从式可知,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。目前常用的霍尔元件材料有: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。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。表7-1为常用国产霍尔元 件的技术参数。
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(2) 输入电阻和输出电阻
激励电极间的电阻值称为输入电阻。霍尔电极输出电势对 电路外部来说相当于一个电压源,其电源内阻即为输出电阻。 以上电阻值是在磁感应强度为零,且环境温度在20℃±5℃时所 确定的。
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(3) 不等位电势和不等位电阻
当霍尔元件的激励电流为I时,若元件所处位置磁感应强度 为零, 则它的霍尔电势应该为零,但实际不为零。这时测得的 空载霍尔电势称为不等位电势,如图7-11所示。 产生这一现象 的原因有:
08第八章 霍尔传感器 (2)
1. 霍尔效应
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。
如图所示,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。导电板中的电流使金属中自由
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
EH=KHIBcos
结论:霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正 比,且当B的方向改变时,霍尔电势的方向也随之改 变。如果所施加的磁场为交变磁场,则霍尔电势为同 频率的交变电势。
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1. 霍尔元件的材 料霍 尔 元 件 激 励 极 间 电 阻 R=ρl/(bd) , 同 时
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霍尔元件 (a) 外形结构示意图; (b) 图形符号
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3. 霍尔元件基本特性
(1) 额定激励电流和最大允许激励电流
当霍尔元件自身温升10℃ 时所流过的激励电流称为额定 激励电流。 以元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为 最大允许激励电流。因霍尔电势随激励电流增加而线性增加, 所以使用中希望选用尽可能大的激励电流,因而需要知道元件 的最大允许激励电流。改善霍尔元件的散热条件,可以使激励 电流增加。
电子在电场作用下做定向运动。此时,每个电子受洛伦兹力fl的
作用,fl的大小为:
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。
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霍尔效应原理图
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3
fl的方向在图中是向内的,此时电子除了沿电流反方向作 定向运动外,还在fl的作用下漂移,结果使金属导电板内侧面 积累电子,而外侧面积累正电荷,从而形成了附加内电场EH, 称霍尔电场,该电场强度为:
EH
UH b
式中, UH为电位差。
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霍尔电场的出现,使定向运动的电子除了受洛伦兹力作用 外,还受到霍尔电场力的作用,其力的大小为eEH,此力阻止电 荷继续积累。 随着内、外侧面积累电荷的增加,霍尔电场增大, 电子受到的霍尔电场力也增大,当电子所受洛伦磁力与霍尔电 场作用力大小相等方向相反,即
时, 则
eEH=eBv EH=vB
此时电荷不再向两侧面积累,达到平衡状态。
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若金属导电板单位体积内电子数为n,电子定向运动平均速
度为v,则激励电流I=nevbd,即:
v I mebd
EH
IB nebd
UH
IB ned
式中令RH=1/ne,称之为霍尔常数,其大小取决于导体载流
子密度, 则
② 两个霍尔电极大小不对称,则两个电极点的热容不同, 散热状态不同而形成极间温差电势。
寄生直流电势一般在1mV以下,它是影响霍尔片温漂的原 因之一。
UH RHdIBKHIB正比于激励电流及磁感应强度,其 灵敏度与霍尔系数RH成正比而与霍尔片厚度d成反比。为了提 高灵敏度,霍尔元件常制成薄片形状。
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磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势
若磁感应强度B不垂直于霍尔元件,而是与其法 线成某一角度 时,实际上作用于霍尔元件上的有效
① 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上;
② 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不 均匀;
③ 激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。
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不等位电势示意图
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不等位电势也可用不等位电阻表示, 即
r0
U0 I
式中: U0——不等位电势;
r0——不等位电阻;