霍尔传感器(精)
霍尔传感器精度定义
人教版五年级语文上册阅读与理解及答案（免费）一、课内阅读。
起初周围是静寂的。
后来忽然起了一声鸟叫。
我们把手一拍，便看见（）。
接着又看见第二只，第三只。
我们继续拍掌，树上就变得热闹了，到处都是（），到处都是（）。
大的，小的，（），（），有的（），有的（），有的（）。
我注意地看着，眼睛应接不暇，看清楚了这只，又（）那只，看见了那只，另一只（）。
一只百灵鸟飞了出来，被我们的拍掌声一吓，又飞进了叶丛。
站在一根小枝上兴奋地唱着。
那歌声真好听。
1．按课文内容填空。
2．写近义词。
静寂——（______）热闹——（_____）3．文中划线部分写了鸟声、鸟影让人应接不暇，写了鸟的形态：______、_____；鸟的颜色：_____、_______；还写了鸟的不同姿态：__________、__________、__________。
4．这个片段选自课文《_____》，作者是_________。
二、阅读短文，回答问题。
威尼斯的小艇①威尼斯是世界闻名的水上城市，河道纵横交错，小艇成了主要的交通工具，等于大街上的汽车。
②威尼斯的小艇有二三十英尺长，又窄又深，有点儿像独木舟。
船头和船艄向上翘起，像挂在天边的新月；行动轻快灵活，仿佛田沟里的水蛇。
③我们坐在船舱里，皮垫子软软的像沙发一般。
小艇穿过一座座形式不同的石桥。
我们打开窗帘，望望耸立在两岸的古建筑，跟来往的船只打招呼，有说不完的情趣。
④船夫的驾驶技术特别好。
行船的速度极快，来往船只很多，他操纵自如，毫不手忙脚乱。
不管怎么拥挤，他总能左拐右拐地挤过去。
遇到极窄的地方，他总能平稳地穿过，而且速度非常快，还能急转弯。
两边的建筑飞一般地倒退，我们的眼睛忙极了，不知看哪一处好。
⑤商人夹了大包的货物，匆匆走下小艇，沿河做生意。
青年妇女在小艇里高声谈笑。
许多孩子由保姆伴着，坐着小艇到郊外去呼吸新鲜的空气。
老人带了全家，坐着小艇上教堂去作祷告。
⑥半夜，戏院散场了，一大群人拥出来，走上了各自雇好的小艇。
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
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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
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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。
霍尔传感器
3.2 霍尔传感器霍尔传感器是利用霍尔元件的霍尔效应制作的半导体磁敏传感器。
半导体磁敏传感器是指电参数按一定规律随磁性量变化的传感器，常用的磁敏传感器有霍尔传感器和磁敏电阻传感器。
除此之外还有磁敏二极管、磁敏晶体管等。
磁敏器件是利用磁场工作的，因此可以通过非接触方式检验，这种方式可以保证使用寿命长、可靠性高。
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。
它不仅可以实现非接触测量，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，不需要附加能量，因此这一类传感器获得极为广泛的应用。
3.2.1霍尔效应1879年霍尔发现，在通有电流的金属板上加一均强磁场，当电流方向与磁场方向垂直时，在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面间出现电势差，这个现象称为霍尔效应，这个电势差称为霍尔电动势，其成因可用带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力来解释。
如图3.11所示，将金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，当有电流流过薄片时，电子受到洛伦兹力F的作用向一侧偏移，电子向一侧堆积形成电场，该电场对电子又产生电场力。
电子积累越多，电场力越大。
洛伦兹力的方向可用左手定则判断，它与电场力的方向恰好相反。
当两个力达到动态平衡时，在薄片的AB方向建立稳定电场，即霍尔电动势。
激励电流越大，磁场越强，电子受到的洛仑兹力也越大，霍尔电动势也就越高。
其次，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影响。
霍尔电动势（mV）的数学表达式为=（3.9）EKIBHHK[mV/(mA·T)]——霍尔元件的灵敏度系数。
式中：H霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当I或B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随之改变。
如果磁场方向与半导体薄片不垂直，而是与其法线方向的夹角为θ，则霍尔电动势为θE=（3.10）KcosIBHH图3.11 霍尔效应（a）图形符号（b）外形图图3.12 霍尔元件3.2.2霍尔元件由于导体的霍尔效应很弱，霍尔元件都用半导体材料制作。
霍尔传感器
霍尔传感器霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。
通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
霍尔效应在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为H的霍尔电压U霍尔元件根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。
霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。
(1)线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。
(2)开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件。
前者输出模拟量，后者输出数字量。
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。
前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
用单片机测量电磁场1.硬件设计硬件电路应包括：单片机接口电路、设定值输入（工作点磁感应强度设定值）、检测信号输入、控制输出和显示等部分。
第一节 霍尔传感器讲解
λ=1.5
理论值 实际值
20
R3 VH
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 B/T
霍耳电势的负载特性
7、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
总之，在交变磁场下，当频率为数十kHz时，可以不考虑 频率对器件输出的影响，即使在数MHz时，如果能仔细设计气 隙宽度，选用合适的元件和导磁材料，仍然可以保证器件有良 好的频率特性的。
三、霍耳开关集成传感器
霍耳开关集成传感器是利用霍耳效应与集成电路技术结合而 制成的一种磁敏传感器，它能感知一切与磁信息有关的物理 量，并以开关信号形式输出。霍耳开关集成传感器具有使用 寿命长、无触点磨损、无火花干扰、无转换抖动、工作频率 高、温度特性好、能适应恶劣环境等优点。
成：
VH
RH
IB d
RH
1 qn
n
RH
1 qp
p
（N型）
（P型）
VH
RH
IB d
RH
1 qn
n
RH
1 qp
p
（N型）
（P型）
RH—霍耳系数，由载流材料物理性质决定。ρ —材料电阻率
μ —载流子迁移率,μ =v/E,即单位电场强度作用下载流子的平均
4、最大输出功率 在霍耳电极间接入负载后，元件的功率输 出与负载的大小有关，当霍耳电极间的内阻R2等于霍耳负载 电阻R3时，霍耳输出功率为最大。
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，通过测量磁场的变化来检测物体的位置、速度和方向。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
二、霍尔效应的基本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，将会在导体两侧产生一种称为霍尔电势的电压差。
霍尔电势的大小与磁场的强度和电流的大小有关。
三、霍尔传感器的结构1. 磁敏元件：霍尔传感器的核心部分是磁敏元件，通常是一块薄片状的半导体材料，如镓砷化铟（InGaAs）。
2. 电源电路：为磁敏元件提供电流。
3. 信号处理电路：用于处理磁敏元件输出的电压信号。
四、霍尔传感器的工作原理1. 磁场感应：当磁敏元件处于磁场中时，磁场会对磁敏元件中的载流子产生偏转，使其在垂直于磁场方向上产生霍尔电势。
2. 电势测量：磁敏元件的两侧分别连接正负极，形成一个电势差。
该电势差与磁场的强度成正比。
3. 信号放大：信号处理电路将磁敏元件输出的微弱电压信号放大，以便后续的信号处理和分析。
4. 数据处理：经过信号处理电路放大后的信号被转换成数字信号，并通过算法进行处理，得到最终的测量结果。
五、霍尔传感器的应用1. 位置检测：霍尔传感器可以用于检测物体的位置，例如在机械设备中，可以用霍尔传感器来检测机械臂的位置，实现精确的控制。
2. 速度测量：通过测量磁场的变化，霍尔传感器可以用于测量物体的速度，例如在汽车中，可以用霍尔传感器来测量车轮的转速。
3. 方向检测：由于霍尔传感器可以感知磁场的方向，因此可以用于检测物体的方向，例如在指南针中，可以用霍尔传感器来检测地磁场的方向。
4. 电流测量：由于霍尔电势与电流的大小成正比，因此霍尔传感器可以用于测量电流的大小，例如在电子设备中，可以用霍尔传感器来测量电路中的电流。
六、总结霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，通过测量磁场的变化来检测物体的位置、速度和方向。
它具有结构简单、响应速度快、精度高等优点，并广泛应用于各个领域。
霍尔传感器
霍尔元件可采用两种方式：恒流驱动或恒压驱动
（a） 恒流驱动
（b） 恒压驱动
其中恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应 强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合； 恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。
1.4 霍尔元件的误差分析及补偿
由于制造工艺问题以及实际使用时各种 影响霍尔元件性能的因素，如元件安装不合 理、环境温度变化等，都会影响霍尔元件的 转换精度，带来误差。
（2）寄生直流电动势。
当霍尔元件通以交流控制电流而不加外磁 场时，霍尔输出除了交流不等位电动势外，还 有直流电动势分量，称为寄生直流电动势。该 电动势是由于元件的两对电极不是完全欧姆接 触而形成整流效应，以及两个霍尔电极的焊点 大小不等、热容量不同引起温差所产生的。它 随时间而变化，导致输出漂移。因此在元件制 作和安装时，应尽量使电极欧姆接触，并做到 散热均匀，有良好的散热条件。
1、霍尔元件的零位误差及其补偿
霍尔元件的零位误差包括不等位电势、 寄生直流电势和感应零电势等，其中不等位 电势是最主要的零位误差。要降低除了在工 艺上采取措施以外，还需采用补偿电路加以 补偿。
（1）不等位电势及其补偿。
（a） 两电极点不在同一等位面上（b）等位面歪斜
霍尔元件不等位电势示意图
霍尔元件不等位电势补偿电路：
传感检测技术基础
霍尔传感器
霍尔式传感器是基于霍尔效应原理将被测量，如 电流、磁场、位移、压力、压差、转速等转换成电动 势输出的一种传感器。
优点：霍尔式传感器结构简单，体积小，坚固，频率 响应宽（从直流到微波），动态范围（输出电动势的 变化）大，无触点，寿命长，可靠性高，易于微型化 和集成电路化。
缺点：转换率较低，温度影响大，要求转换精度较高 时必须进行温度补偿。
霍尔电流传感器工作原理(精)
它的应用范围，在输出直流的电力电子设备中，可以利用霍尔
电流传感器测得与生电路隔离的直流测量信号，通过电子控制 电路用于直流测过流、短路路保护和显示等，还可用于电流反
馈，稳流调节等作用。
二.霍尔电流传感器的实际应用
2-6 在变频器中的典型应用
第一个电流传感器模块接入整流滤波后的直流回路，当检测出 主回路中出现异常尖峰时，或有效值超出标准时，迅速切断逆变 触发电路触发脉冲，保护逆变和整流模块，另外三个传感器接入 逆变器的输出回路中，用来检测随频率变化的交流电流，可以更 好地控制转矩，也提供了防止电机过载所需要的信号
一.霍尔电流传感器的工作原理
1-3 直测式电流传感器(CS系列）
众所周知，当电流通过一根长导线时，在导线周围将产 生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，它可 以通过磁芯聚集感应到霍尔器件上并使其有一信号输出。这 一信号经功率放大器放大后可以直接输出，一般的额定输出 标定为4V。
一.霍尔电流传感器的工作原理
Y为传感器模块
①电压传感器用于检测母线直流电压 ②电流传感器用于检测母线直流电流 ③检测输出电流波形
④检测上下两桥臂中的电流差
三. 市场概况及可行性分析
3-2 电流传感器的主要生产厂商
国外厂商（高端市场垄断）：
LEM（瑞士莱姆）、Honeywell （美国霍利威尔）、田村（日本田村）
国内厂商：
珠海星晖、南京托肯、武汉精量、深圳圣斯尔、广州三电电气等
地下铁道、无轨电车、铁路等许多领域得到应用，并且在UPS电源、逆
变器、整流器、变频调速器、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机及 电网监测系统上得到广泛应用，电力电子电路中的电流往往有很大的
di/dt，非正弦，直流成分等，要真实地检测出这种电流波形，霍尔元件
霍尔传感器（HallSensor）分类和工作原理及其应用
霍尔传感器（HallSensor）分类和工作原理及其应用一，霍尔传感器(Hall Sensor)分类单极霍尔开关、双极霍尔开关、全极霍尔开关、无极霍尔开关、贴片霍尔开关、玩具霍尔开关、插件霍尔开关二，霍尔传感器(Hall Sensor)工作原理什么是霍尔传感器?霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。
霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。
若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁感应强度。
霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。
直流电机在转动过程中，绕组中的电流要不断地改变方向，以使转子向一个方向转动。
其中，有刷电机是采用电刷与换相器通过机械接触的方式进行换相的。
所以电刷在高速转动的时候会产生很大磨损，需要经常清理碳屑，如果电刷完全磨损了需要更换电刷，这都使得有刷电机的使用保养难度大大增强。
而无刷电机则是通过霍尔传感器检测出绕组实时运转位置的信号，再通过微处理器或专用芯片对采集的信号进行处理，并实时控制相应的驱动电路对电机绕组进行控制。
由于无刷电机的换相是通过传感器及相关电路进行的，所以无刷电机没有电刷与换相器的机械接触与磨损，不需要经常换电刷等易损器件，从而可有效提高电机的使用寿命，减少维修费用。
手机中的霍尔传感器(Hall Sensor），作用原理是霍尔磁电效应，当电流通过一个位于磁场中的导体时，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在导体的两端产生电势差。
主要运用在翻盖解锁、合盖锁定屏幕等功能当中。
玩具用双输出霍尔开关DH482DH482是由混合信号CMOS工艺制造的霍尔IC，元件内部采用先进的斩波稳定技术，因而能提供准确和稳定的磁转换点。
DH482有两个输出，输出1对S极敏感，输出2对N极敏感。
霍尔传感器的作用
霍尔传感器的作用1 霍尔传感器：重要和多样化的应用霍尔传感器（Hall effect sensor）是一种能够利用霍尔效应来检测液体、气体、金属磁场等各种物体的物理、电学和磁学性质的传感器，是一种重要而多样化的应用集成传感器。
在行业应用方面，霍尔传感器是机器人自动控制应用的一个完美补充，它可以检测到旋转角度或位移变化的范围。
2 霍尔效应霍尔效应是由劳伦斯·沃尔夫拉姆·霍尔于1879年发现的，由一个金属在磁场中的曲线变化引起的电场效应。
它的根源来自电子如果在磁场中流动则会感应到磁场力，而这种效应就由此得名。
具体来说，当一个金属物体位于一个磁场中时，当磁场大小发生变化，此金属物体就会产生电流，这就是霍尔效应。
3 应用霍尔传感器由于具有简单、易制作、高精度等优点，广泛用于工业自动化、机器人控制技术、汽车电子和航空航天、电力系统、数控系统以及测试仪器等近代各个领域，而其应用绝不像是普通的传感器那样只有几个应用，而是十分复杂的功能：（1）用作位移传感器，可以测量静止目标的位移；（2）用作旋转角度传感器，可以测量旋转物体的位置；（3）作为速度传感器，可以测量物体移动的速度；（4）可以监测边界定位，可以检测目标的边界位置；（5）可以作为穿梭运动的磁盘分布感应装置，实现检测允许穿梭反应的情况；（6）可以监测火焰，用于检测周围的火焰的状态；（7）可以监测容器内液体的高度，用于检测容器内液体的实时高度；（8）可以监测空气流量，可以监测油门程度；4 优点就性能而言，霍尔传感器具有体积小巧，振动补偿性能好，高精度，可靠性高，耐久性强，受磁场影响小等特点。
与其他传感器相比，霍尔传感器在受环境温度的变化影响较小，允许的功耗比较低等特点，让它得以占据技术市场份额。
从应用上讲，由于霍尔传感器所需的部件较少，所使用的电源较低，具有成本低，节能环保的特点，在某些低功耗恒定位置检测中很有价值。
从工程上来讲，霍尔传感器分为绝缘式和导电式，在设计上有极大的灵活性，也非常容易安装和调试，无需拆卸主机模块即可进行安装，使用很方便。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理一、概述霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，可以用于测量磁场强度、方向和位置等信息。
它通过检测磁场对载流子的影响来实现磁场的测量。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理、应用领域以及优缺点。
二、工作原理1. 霍尔效应霍尔效应是指当电流通过一块导体时，如果该导体处于磁场中，磁场会对电流的流动产生影响。
具体来说，磁场会使电荷载流子偏转，从而在导体两侧产生电势差，这就是霍尔效应。
2. 霍尔元件霍尔传感器的核心部件是霍尔元件，它通常由半导体材料制成。
霍尔元件中有一个薄片，称为霍尔片，其两侧分别连接正负极。
当电流通过霍尔片时，磁场会使载流子偏转，从而在霍尔片两侧产生电势差。
3. 工作原理当霍尔传感器处于磁场中时，磁场会对霍尔片中的载流子产生作用力，使其偏转。
偏转的载流子会在霍尔片两侧产生电势差，这个电势差与磁场的强度成正比。
通过测量霍尔片两侧的电势差，我们可以得知磁场的强度。
三、应用领域1. 位置检测霍尔传感器可以用于检测物体的位置，例如机械臂的位置控制、电动汽车的转向角度检测等。
2. 磁场测量霍尔传感器可以测量磁场的强度和方向，广泛应用于磁场测量仪器、磁力计等设备中。
3. 电流检测由于霍尔传感器可以测量磁场对电流的影响，因此可以用于电流检测和电流传感器的制作。
4. 速度检测霍尔传感器可以用于测量旋转物体的速度，例如汽车的车速检测、电机的转速检测等。
四、优缺点1. 优点（1）非接触式测量：霍尔传感器不需要与被测量物体接触，可以实现非接触式测量，减少了磨损和损坏的风险。
（2）高灵敏度：霍尔传感器对磁场的响应非常灵敏，可以测量微弱的磁场信号。
（3）快速响应：霍尔传感器的响应速度非常快，可以实时监测磁场的变化。
（4）可靠性高：霍尔传感器结构简单，工作稳定可靠，寿命长。
2. 缺点（1）温度影响：霍尔传感器的性能会受到温度的影响，温度变化会引起输出信号的偏移。
（2）磁场干扰：霍尔传感器对外部磁场的干扰比较敏感，需要进行屏蔽和抗干扰设计。
霍尔传感器
控制电流 I 可由电源UC输出，由于 UC=E*l, 电子移动速度 v=u*E
代入
UH bvB
可得
UH
ubUC B l
霍尔电动势正比于电源电压UC及磁感应强度B，还与 材料的载流子迁移速率及几何尺寸有关。
KH
ubUC lI
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，材料：锗、硅、砷化镓、砷化铟、锑化铟
7.2 霍尔传感器
1 霍尔传感器工作原理 2 霍尔元件的结构和基本电路 3 霍尔元件的主要特性参数 4 霍尔元件误差及补偿 5 霍尔式传感器的应用
1 霍尔传感器工作原理
霍尔式传感器是基于霍尔效应工作的，广泛应 用于电磁、位移、压力和速度等方面的测量。 半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁 场方向不一致时，半导体薄片上垂直于电流和 磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象 称霍尔效应。 产生的电动势称霍尔电势 半导体薄片称霍尔元件
IS
为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足: 升温前、后的霍尔电势不变，
UH0 KH0IH0B UH KHIHB
KH0IH0 KHI H
KH0
RP 0 RP0 Ri0
Is
K H 0 (1 T )
RP0 (1 T ) RP0 (1 T ) Ri0 (1 T )
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（3）输入电阻Ri 、输出电阻R0
Ri —— 控制电流电极间的电阻 R0 —— 输出霍尔电势电极间的电阻
B=0 欧姆表
测量以上电阻时，应在没有外磁场和室温变化的条件下进行。
（4）负载特性
实际的测量得到的霍尔电动势比理论值略小
霍尔传感器参数
霍尔传感器参数霍尔传感器是一种广泛应用于工业自动化、汽车领域以及各种电子设备中的传感器，利用霍尔效应将磁场信号转换成电信号。
它能够检测磁场的变化，并将这些变化转化成为输出信号，被广泛应用于测速、位置、电流等多个方面。
在本篇文章中，将介绍霍尔传感器的工作原理，并从参数角度深入解析霍尔传感器的特点、参数及其影响。
一、霍尔传感器的工作原理霍尔传感器的工作原理基于霍尔效应。
当电流通过导体时，会产生磁场，而当这个导体放置在外部磁场中时，就会受到外部磁场的影响。
这就是霍尔传感器的工作原理，即利用外部磁场对导体的影响，来检测磁场的变化，并将其转化为电信号输出。
二、霍尔传感器的参数1. 额定工作电压（Rated Operating Voltage）额定工作电压指的是霍尔传感器在正常工作时所需的电压范围。
通常情况下，霍尔传感器的额定工作电压为3.3V或5V，不同的型号可能会有所不同。
2. 灵敏度（Sensitivity）灵敏度是指霍尔传感器输出信号与输入磁场变化之间的关系，通常用mV/G（毫伏/高斯）或mV/mT（毫伏/特斯拉）来表示。
灵敏度越高，代表霍尔传感器对磁场的敏感程度越高。
3. 工作温度范围（Operating Temperature Range）工作温度范围是指霍尔传感器正常工作所能承受的温度范围。
一般情况下，霍尔传感器的工作温度范围在-40℃至85℃之间。
4. 输出类型（Output Type）霍尔传感器的输出类型通常包括模拟输出和数字输出两种。
模拟输出一般是指输出的是一个电压或电流信号，而数字输出则是指输出的是一个数字信号，通常是脉冲信号或数字电平信号。
5. 响应时间（Response Time）响应时间是指霍尔传感器在受到磁场变化后产生有效输出的时间。
一般情况下，响应时间越短代表霍尔传感器的响应速度越快。
6. 封装类型（Package Type）封装类型是指霍尔传感器的外形尺寸和引脚排布形式。
常见的封装类型有SOT-23、SIP、TO-92等，不同的封装类型适用于不同的应用场景。
纳芯微-NSM2012 高精度霍尔电流传感器 数据手册说明书
NSM2012 基于霍尔原理，高精度，具有共模磁场抑制，可达3000V隔离的电流传感器Datasheet (CN) 1.0Product OverviewNSM2012是一款集成路径电流传感器，具有1.2mΩ极低的导通电阻，减少了芯片上的热损耗。
纳芯微创新的隔离技术以及信号调理设计能够满足高隔离等级的同时感测流过内部B usbar的电流。
内部采用差分霍尔对，因此对外部杂散磁场有很强的抵御能力。
NSM2012支持比例输出和固定输出模式，固定模式方便客户ADC差分采样Vref以及Vout的电压以减少外部共模干扰（比如温度等）。
对比同样Shunt+隔离运放的电流采样方式，NSM2012省去了原边供电并且Layout简单方便，同时具有极高隔离耐压以及Lifetime稳定性。
在高边电流检测应用中只需用一颗NSM2012即可达到600V pk工作电压，无需加任何保护器件即可耐受6kV浪涌电压。
由于NSM2012内部精确的温度补偿算法以及出厂精度校准，此电流传感器在全温度工作范围都可以保持很好的精度，客户无需做二次编程。
支持3.3V/5V供电电压（不同供电版本）。
Key Features•高带宽以及快速响应时间•400kHz带宽• 1.5us响应时间•高精度电流测量•差分霍尔检测可抵御外界杂散磁场•满足UL标准的高隔离等级•耐受隔离耐压（V ISO）:3000Vrms•最大浪涌隔离耐压（V surge）:6kV•CMTI > 100V/ns•CTI（I）•爬电距离/电气间距：4mm•纳芯微创新的斩波以及旋转电流激励技术使得零点温漂很小•比例输出或者固定输出•工作温度：-40℃ ~ 125℃•原边导通电阻：1.2mΩ•SOIC8封装•满足UL62368/EN62368安规认证•ROHSApplications•光伏•工业电源•电机控制•OBC/DCDC/PTC Heater•充电桩Device InformationFunctional Block DiagramsFigure 1. NSM2012 Block DiagramINDEX1. PIN CONFIGURATION AND FUNCTIONS (3)2. ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (4)3. ISOLATION CHARACTERISTICS (4)4. SPECIFICATIONS (5)4.1C OMMON C HARACTERISTICS (TA=-40°C TO 125°C,VCC=5V OR 3.3V, UNLESS OTHERWISE SPECIFIED) (5)4.2NSM2012-30B3R-DSPR C HARACTERISTICS (TA=-40°C TO 125°C,VCC=3.3V, UNLESS OTHERWISE SPECIFIED) (6)4.3NSM2012-30B5R-DSPR C HARACTERISTICS (TA=-40°C TO 125°C,VCC=5V, UNLESS OTHERWISE SPECIFIED) (6)4.4NSM2012-10U5R-DSPR C HARACTERISTICS (TA=-40°C TO 125°C,VCC=5V, UNLESS OTHERWISE SPECIFIED) (7)4.5NSM2012-20B5R-DSPR C HARACTERISTICS (TA=-40°C TO 125°C,VCC=5V, UNLESS OTHERWISE SPECIFIED) (8)4.6T YPICAL P ERFORMANCE C HARACTERISTICS (9)NSM2012-30B3R-DSPR[1] (9)NSM2012-30B5R-DSPR[1] (9)NSM2012-10U5R-DSPR[1] (10)NSM2012-20B5R-DSPR[1] (11)5. FUNCTION DESCRIPTION (13)5.1.O VERVIEW (13)5.2.NSM2012R版本(单端比例输出) (13)5.3.NSM2012F版本(固定输出版本) (13)5.4.NSM2012专业术语定义 (13)6. APPLICATION NOTE (16)6.1.典型应用电路 (16)6.2.PCB L AYOUT (16)6.3.热评估实验 (17)7. PACKAGE INFORMATION (18)8. ORDER INFORMATION (19)9. TAPE AND REEL INFORMATION (20)10. REVISION HISTORY (21)1. Pin Configuration and FunctionsR Version F VersionFigure 1.1 NSM2012 PackageTable 1.1 NSM2012 Pin Configuration and Description2.Absolute Maximum Ratings3.Isolation Characteristics4.Specifications[1]: 被设计保证。
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式中，UHt为温度为t时的霍尔电压；UH0为0时的霍尔电压；Rvt为温度 为t时的输出电阻；Rv0为０时的输出电阻。负载RL上的电压UL为
UL=[UH0(1+α t) ] RL/[Rv0(1+β t)+RL]
(6-2-15)
为使UL不随温度变化，可对式(6-2-15)求导数并使其等于零，可得
RL/Rv0≈β /α -1≈β /α
即
v I nqbd
(6-2-5)
将式（6-2-5）代入式（6-2-3），得到
UH
1 nqd
IB
RH
IB d
K H IB
(6-2-6)
式中RH为霍尔系数，它反映材料霍尔效应的强弱，RH
1 nq
；
KH为霍尔灵敏度，它表示一个霍尔元件在单位控制电流和
单位磁感应强度时产生的霍尔电压的大小，KH=RH/d，它
设霍尔元件的输入电阻为Ri，当输入控制电流I时，元件
的功耗Pi为
Pi
I 2R
I2
l
bd
(6-2-9)
式中，ρ 为霍尔元件的电阻率。
设霍尔元件允许的最大温升为Δ T，相应的最大允许控制 电流为Icm时，在单位时间内通过霍尔元件表面逸散的热量应
等于霍尔元件的最大功耗，即
Pm
I
2 cm
l bd
2 AlbT
(6-2-10)
式中，A为散热系数W/(m2C)。上式中的2lb表示霍尔片的上、
下表面积之和，式中忽略了通过侧面积逸散的热量。
这样，由上式便可得出通过霍尔元件的最大允许控制电流为
Icm b 2AdT / (6-2-11)
将上式及RH=μ ρ 代入式(6-2-6)，得到霍尔元件在最大允许温升下的最
三、温度特性及补偿
1．温度特性
霍尔元件的温度特性是指元件的内阻及输出与温度 之间的关系。与一般半导体一样，由于电阻率、迁移率 以及载流子浓度随温度变化，所以霍尔元件的内阻、输 出电压等参数也将随温度而变化。不同材料的内阻及霍 尔电压与温度的关系曲线见图6-2-2和6-2-3所示。
Rt/R0(%)
UHt/UH0(%)
图6-2-3 霍尔电压与温度的关系曲线
图中，内阻和霍尔电压都用相对比率表示。我们把温度每变化1℃时，
霍尔元件输入电阻或输出电阻的相对变化率称为内阻温度系数，用β 表示。 把温度每变化1℃时，霍尔电压的相对变化率称为霍尔电压温度系数，用α 表示。
可以看出：砷化铟的内阻温度系数最小，其次是锗和硅，锑化铟最大。 除了锑化铟的内阻温度系数为负之外，其余均为正温度系数。
与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电热差，这种现象为霍尔效应。 利用霍尔效应制成的元件称为霍尔传感器。见图6-2-1，半导体材料的长、 宽、厚分别为ｌ、ｂ和ｄ。在与ｘ轴相垂直的两个端面ｃ和ｄ上做两个 金属电极，称为控制电极。在控制电极上外加一电压ｕ，材料中便形成 一个沿ｘ方向流动的电流Ｉ，称为控制电流。
U及H I=REH /Rd(HRt B+RRi)E，Rit 可得出霍尔
对上式求温度的导数，可得增量表达式
U H
U H 0 (
Ri0 )t Ri0 R
(6-2-13)
要使温度变化时霍尔电压不变，必须使
即
R Ri0 ( )(6-2-14)
Ri0 Ri0 R
电流恒定时愈大愈大。当磁场改变方向时，也改变方向。同样，当霍尔 灵敏度及磁感应强度恒定时，增加控制电流，也可以提高霍尔电压的输 出。
二、霍尔元件
如前所述，霍尔电压UH正比于控制电流和磁感应强度。在
实际应用中，总是希望获得较大的霍尔电压。增加控制电流虽 然能提高霍尔电压输出，但控制电流太大，元件的功耗也增加， 从而导致元件的温度升高，甚至可能烧毁元件。
图中的四端元件是霍尔元件的符号。两个输入端串联补偿电阻R并接恒电源，
输出端开路。根据温度特性，元件霍尔系数和输入内阻与温度之间的关系
式为
RHt=RH0(1+α t)
Rit=Ri0(1+β t)
式中，RHt为温度为ｔ时霍尔系数；RH0为0℃时的霍尔系数； Rit为温度为ｔ时的输入电阻；Ri0为0℃时的输入电阻；α 为
大开路霍尔电压，即：
1
U Hm 2bB 2AT / d (6-2-12)
式说明，在同样磁场强度、相同尺寸和相等功耗下，不同材料元件输出 霍尔电压仅仅取决于，即材料本身的性质。
根据式(6-2-12)，选择霍尔元件的材料时，为了提高霍尔灵敏度， 要求材料的RH和μ ρ 1/2尽可能地大。
霍尔元件的结构与其制造工艺有关。例如，体型霍尔元件是将半导 体单晶材料定向切片，经研磨抛光，然后用蒸发合金法或其它方法制作 欧姆接触电极，最后焊上引线并封装。而薄膜霍尔元件则是在一片极薄 的基片上用蒸发或外延的方法做成霍尔片，然后再制作欧姆接触电极， 焊引线最后封装。相对来说，薄膜霍尔元件的厚度比体型霍尔元件小一、 二个数量级，可以与放大电路一起集成在一块很小的晶片上，便于微型 化。
霍尔电场的强度为
EH=vB
在A与B两点间建立的电势差称为霍尔电压，用UH表示
UH= EHb= vBb
(6-2-3)
(6-2-2)
由式(6-2-3)可见，霍尔电压的大小决定于载流体中电
Байду номын сангаас
子的运动速度，它随载流体材料的不同而不同。材料中
电子在电场作用下运动速度的大小常用载流子迁移率来
表征／所谓载流子迁移率，是指在单位电场强度作用下，
R0= U0/I
(6-2-17)
不等位电压是由于元件输出极焊接不对称、厚薄不均匀以及两个输出极接 触不良等原因千万的，可以通过桥路平衡的原理加以补偿。
2.寄生直流电压 在无磁场的情况下，元件通入交流电流，输出端除交流不 等位电压以外的直流分量称为寄生直流电压。产生寄生直流电 压的原因不致上的两个方面： 1) 由于控制极焊接处欧姆接触不良而造成一种整流效应， 使控制电流因正、反向电流大小不等而具有一定的直流分量。 2) 输出极焊点热容量不相等产生温差电动势。 对于锗霍尔元件，当交流控制电流为20mA时，输出极的寄 生直流电压小于100μ V。制做和封装霍尔元件时，发送电极欧 姆接触性能和元件的散热条件，是减少寄生直流电压的有效措 施。 3. 感应电动势 在未通电流的情况下，由于脉动或交变磁场的作用，在输 出端产生的电动势称为感应电动势。根据电磁感应定律，感应 电动势的大小与霍尔元件输出电极引线构成的感应面积成正比。
300
Si(1) Si(2)
200
Ge(Hz-4)
100 -40 -20 0
InAs -1
Ge(Hz-2) -3
InSb
20 40 60 80 100 t( )
图6-2-2 霍尔内阻与温度的关系曲线
300
200
100 -40 -20 0
Si
InAs Ge(Hz-1 2 3)
InSb
20 40 60 80 100 t( )
霍尔电压的温度系数硅最小，且在温度范围内是正值，其次是砷化铟， 它是值在左右温度下由正变负；再次是锗，而锑化铟的值最大且为负数， 在低温下其霍尔电压将是的霍尔电压的3倍，到了高温，霍尔电压降为时的 15%。
2.温度补偿
霍尔元件温度补偿的方法很多，下面介绍两种常用的方法.
利用输入回路的串联电阻进行补偿图6-2-4a是输入补偿的基本线路，
的单位是mV/(mA·T)由式(6-2-6)可见，霍尔元件灵敏度KH
是在单位磁感应强度和单位激励电流作用下，霍尔元件输
出的霍尔电压值，它不仅决定于载流体材料，而且取决于
它的几何尺寸
KH
1 nqd
(6-2-7)
由式(6-2-4)、(6-2-6)还可以得到载流体的电阻率ρ 与霍
尔系数RH和载流子迁移率μ
载流子的平均速度值。载流子迁移率用符号μ 表示，
μ =v/EI。其中EI是C、D两端面之间的电场强度。它是由 外加电压U产生的，即EI＝U/L。因此我们可以把电子运 动速度表示为v=μ U/l。这时式(6-2-3)可改写为:
UH
U
l
bB
(6-2-4)
当材料中的电子浓度为n时，有如下关系式: I=nqbdv
霍尔电压的温度系数, β 为输入电阻的温度系数。当温度变
化Δ t时，其增量为: Δ RH=RH0α Δ t Δ Ri=Ri0β Δ t
I R E
I
R
Rit Rvt
E
UHr
a)
b)
图6-2-4 输入补偿原理图
a 基本电路 b 等效电路
IB
根据式(6-2-6)中 U H RH d 电压随温度变化的关系式为
设图中的材料是Ｎ型半导体，导电的载流子是电子。在ｚ轴方向的
磁场作用下，电子将受到一个沿ｙ轴负方向力的作用，这个力就是洛仑
兹力。洛仑兹力用Fｌ表示，大小为： FL=qvB
(6-2-1)
式中，q为载流子电荷；ｖ为载流子的运动速度；Ｂ为磁感应强度。
上一节 下一节
z y
x
B
I
A
D
Cd
lB
b
UH
图6-2-1 霍尔效应
(6-2-8)
之间的关系:
RH
通过以上分析，可以看出:
1) 霍尔电压UH与材料的性质有关。根据式(6-2-8)，材料的ρ 、μ 大，RH就大。金属的μ 虽然很大，但ρ 很小，故不宜做成元件。在半导
体材料中，由于电子的迁移率比空穴的大，且μ n>μ p，所以霍尔元件一 般采用N型半导体材料。
0
式(6-2-13)中的第一项表示因温度升高霍尔系数引起霍尔