霍尔式传感器 PPT

使用一个运算放大器时，霍尔元件的输出电阻 可能会大于运算放大器的输入电阻，从而产生误 差，采用下图所示的电路，则不存在这个问题。
三、霍尔元件的主要外特性参数
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。
霍尔高斯计（特斯拉计）的使用
霍尔元 件
磁铁
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
2.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
个关系可以使其中两个量不变，将第 三个量作为变量，或者固定其中一个 量，其余两个量都作为变量。这使得 霍尔传感器有许多用途。
1.霍尔特斯拉计（高斯计） 霍尔元件
高斯计：接受所测物体的电磁波频率，然后
转换成参数量显示出来。主要用来测试高 电压环境电磁波
特斯拉计：主要是检测磁体单位面积磁通量
的多少，也就是检测磁感应强度。
a c
d b
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。
霍尔效应演示
d
a b
c
当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑 兹力的作用，向内侧偏移，在半导体薄片c、 d方向的端面之间建立起霍尔电势。
霍尔电势：
令KH
RH d
则
UH
RH IB d
UH KHIB
以下哪一个激励电流的数值较为妥当？ 5μA 0.1mA 2mA 80mA
四、霍尔集成电路
霍尔集成电路可分为 （1）线性型 （2）开关型
（1）线性型
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。
单端输出传感器：三端器件
双端输出传感器：8脚双列直插封装元件
UGN-3501T
是一种塑料扁平封装的三端元件，它有T、U两种 型号，T型与U型的区别仅是厚度的不同，T型厚 度为2.03mm，U型厚度为1.54mm。
UGN-3501M
双端输出线形集成电路UGN-3501M采用8脚封装。1、 8两脚为输出，5、6、7三脚之间接一个电位器， 对不等位电动势进行补偿。
线性型霍尔特性
右图示出了具有 双端差动输出特性的线 性霍尔器件的输出特性 曲线。当磁场为零时， 它的输出电压等于零； 当感受的磁场为正向 （磁钢的S极对准霍尔 器件的正面）时， 输 出为正；磁场反向时， 输出为负。
请画出线性范围
（2）开关型
开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电 路、放大器、施密特触发器、OC门（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 度超过规定的工作点时，OC门由高阻态变为导通 状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放 点时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。较典 型的开关型霍尔器件如UGN3020等。
可以互相讨论下，但要ห้องสมุดไป่ตู้声点
结论：
霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B 成正比，且当B和I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
二、霍尔元件的结构和基本电路
• 图（a）中，从矩形薄片半导体 基片上的两个相互垂直方向侧 面上，引出一对电极，其中1-1 电极用于加控制电流，称控制 电极。另一对2-2电极用于引出 霍尔电势，称输出极。在基片 外面用金属或陶瓷、环氧树脂 等封装作为外壳。
项目五 霍尔式传感器
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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。
一、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。
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。
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Bcos，这时的霍尔
电势为
EH=KHIBcos
大家有疑问的，可以询问和交流
• 图（b）是霍尔元件通用的图 形符号。
• 图（c）所示，霍尔电极在基片上的位置及它 的宽度对霍尔电势数值影响很大。通常霍尔电 极位于基片长度的中间，其宽度远小于基片的 长度。
• 图（d）是基本测量电路 。
差分放大电路
霍尔元件的输出电压一般较小，需要用放大 电路放大其输出电压。为了获得较好的放大效 果，需采用差分放大电路。
开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
回差越大，抗 振动干扰能力 就越强。
当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少特斯拉 时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔IC，到多 少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？相 当于多少高斯（Gs）？
五、霍尔传感器的应用
霍尔电势是关于I、B、 三个变 量的函数，即 EH=KHIBcos 。利用这
开关型霍尔集成电路的 外形及内部电路
Vcc
霍尔 元件
施密特 触发电路
OC门
双端输入、
.单端输出运放
工作原理：
当放大后的电压UO大于施密特触发器“开启”
阈值电压时，施密特整形电路翻转，输出高电平， 使V导通，这种状态我们称之为开状态。当磁场减
弱时，霍尔元件输出的UO很小，经放大器放大后其
值仍然小于施密特整形电路的“关闭”阈值电压， 施密特整形电路再次翻转，输出低电平，使V截止， 这种状态称为关状态。
式中 RH－－霍尔常数（m3/C） I－－控制电流（A） B－－磁感应强度（B) d－－霍尔元件的厚度（m）
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。