磁敏传感器

额定控制电流 Ic 为使霍尔元件在空气中产生 10℃温升的控制电流。Ic 大小 与霍尔芯片的尺寸有关，尺寸越小，Ic 越小。一般为几 mA—几十 mA（尺寸大 的可达数百 mA）。
不等位电势（也称为非平衡电压或残留电压）Uo 和不等位电阻 Ro 霍尔元件在额定控制电流作用下，不加外磁场时，其霍尔电势电极间的电 势为不等位电势。它主要与两个电极不在同一个等位面上及其材料电阻率不均等 因素有关。可以用输出的电压表示，或用空载霍尔电压 UH 的百分数表示，一般 Uo 不大于 10mV 或±20%UH。 不等位电势与额定控制电流之比称为不等位电阻。Uo 及 Ro 越小越好。 灵敏度 kH 灵敏度是在单位磁感应强度下，通以单位控制电流所产生的霍尔电势。 寄生直流电势 UOD 在不加外磁场时，交流控制电流通过霍尔元件而在霍尔电势极间产生的直流 电势为 UOD。它主要是由电极与基片之间的非完全欧姆接触所产生的整流效应 造成的。 霍尔电势温度系数 α α 为温度每变化 1℃霍尔电势傍晚的百分率。这一参数对测量仪器十分重要。 若仪器要求精度高时，要选择 α 值小的元件，必要时还要家温度补偿电路。 电阻温度系数 β β 为温度每变化 1℃霍尔元件材料的电阻变化率（用百分比表示）。 （3）温度补偿及不等位电势补偿 温度补偿
图 2 霍尔元件的温度补偿及 Uo 补偿电路
图 3 不等位电势补偿等效电路
不等位电势 Uo 的补偿 不等位电势 Uo 是一个主要的零位误差。可以把霍尔元件等效成一电桥，如 图 3 所示。电桥的四个电阻分别为 r1、r2、r3、r4。当两个霍尔电势电极在同 一等位面上时，r1=r2=r3=r4，则电桥完全平衡，Uo=0。当两个电极不在同一 等位面上时（如 r3>r4），则有 Uo 输出。可以采用 3 所示的方法进行补偿，外 接电阻 R 值应大于霍尔元件的内阻，调整 W 可使 Uo=0。
磁敏传感器
在传感器中，有一类是对磁敏感的，称为磁敏传感器（或称磁传感器），这 一类传感器有干簧管（干簧管开关）、霍尔传感器、磁阻传感器、磁敏二极管和 磁敏三极管等。
或三个）封装在玻璃管中的电极（触头）组成的机械开关。在磁场中，电极 受磁场作用，使触头接通或断开（组成常开或常闭继电器）主要用于接近开关。
霍Leabharlann Baidu元件
（1）工作原理 霍尔元件是利用霍尔效应制成的磁敏元件。若在图 1 所示的金属或半导体薄
片两端通以电流 I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为 B 的磁场，那么， 在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势 UH（称为霍尔电动势或霍尔电压）。 这种现象成为霍尔效应。
霍尔效应的产生是由于运动电荷受到磁场中洛伦兹力作用的结果。霍尔电势 UH 可用下式表示：
霍尔元件是由半导体材料制成的，与其它半导体器件一样对温度的变化是 很敏感的。因为半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度随温度变化而变化。 因此，造成霍尔电势及内阻也随温度变化。
在电路上可以采用恒流源供电方法来控制电流不变，另外可按图 2 的外接一 电阻方法进行温度补偿。并联电阻 R 的计算公式为 R=βRIN/α，其中 α、β、RIN 可从霍尔元件参数表中查出。
利用磁场作为媒介可以检测很多物理量，例如：位移、振动、力、转速、加 速度、流量、电流、电功率等。它不仅可实现非接触测量，并且不从磁场中获取 能量。在很多情况下，可采用永久磁铁来产生磁场，不需要附加能源，因此，这 一类传感器获得极为广泛的应用。
在磁敏传感器中，霍尔元件及霍尔传感器的生产量是最大的。它主要用于无 刷直流电机（霍尔电机）中，这种电机用于磁带录音机、录像机、XY 记录仪、 打印机、电唱机及仪器中的通风风扇等。另外，霍尔元件及霍尔传感器还用于测 转速、流量、流速及利用它制成高斯计、电流计、功率计等仪器。
�� � ����/� ���
图 1 霍尔效应原理图
式中 RH——霍尔常数（m3C-1） I——控制电流（A） B——磁感应强度（T） d——霍尔元件的厚度（m）
令 KH=RH/d（VA-1Wb-1m2） 则得到：�� � ���� 由上式可知，霍尔电势的大小正比于控制电流 I 和磁感应强度 B。KH 称为霍 尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。为求得较大的灵敏度， 一般采用 RH 大的 N 型半导体材料做霍尔元件，并且用溅射薄膜工艺使 d 做得很 小。 （2）霍尔元件的主要参数 霍尔元件的主要参数为： 输入电阻（RIN）和输出电阻（Rout） 霍尔元件控制电流极间的电阻为 RIN，霍尔电势极间的电阻为 Rout。输入 电阻与输出电阻一般为几欧姆到几百欧姆。通常输入电阻的阻值大于输出电阻， 但相差不太多，使用时不能搞错。 额定控制电流 Ic