霍尔元件的结构及工作原理.

d
a
b
c
霍尔效应演示
aa
dd
bb
cc
当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的 作用，向内侧（d 侧）偏移，在半导体薄片c、d方 向的端面之间建立起霍尔电势。
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磁感应
强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即
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。
d
a
b
c
磁感应强度B为零时的情况
磁感应强度B 较大时的情况
作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势 也就越高。霍尔电势EH可用下式表示：
EH=KH IB
第一节 霍尔元件的结构及工作原理
霍尔效应: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，导 电薄膜越薄，灵敏度就越高。
影响霍尔电动势的因数
流入激励电流端（a、b）的电流Iab越大，电子 和空穴积累得就越多，霍尔电动势也就越高。 作用在薄片上的磁感应强度B越强，电子受到的 洛仑兹力也越大，霍尔电动势也就越高。 薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度等因素 对霍尔电动势也有很大的影响。设半导体薄片的 厚度为δ，霍尔元件中的电子浓度为n，电子的电 荷量为e，则霍尔电动势EH可用下式表示：
Bcos，这时的霍尔电动势为
EH=KHIBcos
磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势演示
d
a
a
b
c
结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正比。 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，霍尔电势为同频率 的交变电势。
霍尔元件的主要外特性参数
最大磁感应强度BM
调零后的
以下哪一个激励电流的数值较为妥当？
8μA 0.8mA 8mA 80mA
霍尔元件的等效电路
在a、b、c、d四个端点之间,等效于一个四臂电桥
霍尔元件的不等位电动势及调零
在额定激励电流下，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动势E0，它是由于 4个电极的几何尺寸不对称引起的。
霍尔集成电路的调零
B/T
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？（1T＝104Gs）
霍尔元件的主要外特性参数（续）
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。
当UGN3501M感受的磁场为零时，调节5、6、7之 间的调零电位器，可使第1引脚相对于第8引脚的输出 电压等于零。
EH

IB
ne
霍尔电动势与灵敏度
EH

IB
ne
式中的n、e、δ在薄片的尺寸、材料确定
后均为常数，可令KH=1/(neδ)，则上式可简
化Βιβλιοθήκη Baidu：
EH=KH IB
式中： KH——霍尔元件的灵敏度。
由于金属材料中的电子浓度n很大，所以
灵敏度KH非常小。而半导体材料中的电子 浓度较小，所以灵敏度比较高。
霍尔元件的工作原理分析