下载后可任意编辑 霍尔传感器的应用 姓名: *** 班级: ***级自动化**班一、概述 1897 年, 美国物理学家霍尔( E.H.Hall) 经过大量实验发现;假如让一恒定电流经过过一金属薄片, 并将金属薄片置于强磁场中再金属薄片的两端将产生与磁场强度成正比的电动势。 霍尔传感器是利用半导体霍尔元件的霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。用它检测磁场及其变化, 可在各种与磁场有关的场合中应用。霍尔传感器基于霍尔元件的霍尔效应为工作原理, 是由霍尔元件及其所附属的电路组成的集成传感器。由于霍尔元件对磁场敏感, 且具有结构简单、 频率响应宽( 从直流到微波) 动态范围大、 寿命长、 无接触等优点, 因此在测量技术, 自动化技术和信息处理方面得到了广泛的应用。随着霍尔传感器的深化应用, 关怀它的人也越来越多, 我将在这介绍霍尔传感器的原理及应用。二、 霍尔传感器的基本原理2.1 霍尔效应霍尔效应: 在半导体薄片两端通一控制电流 I,并在薄片的垂直方向视角磁感应强度为 B 的匀强磁场, 则在垂直于电流和磁场的方向, 将产生电势差为的霍尔电压。这种现象叫做霍尔效应。2.2 霍尔传感器的工作原理及霍尔元件 将半导体薄片放在磁场中, 沿 Z 轴正方向。当流 Is 沿 X 轴方向, 薄片中的载流子定向移动, 若载流子是电子( -q) 则电子在磁场中受磁场力而向下移动, 这样半导体薄片上、 下底面积存有正负荷, VFBEHZ( B) YXdbAA’IsFE下载后可任意编辑从而建立一电场。这样载流子又受到电场力的作用, 方向向上。达到平衡时, 如图 2-1 ( 为霍尔电场) 2-1 霍尔传感器工作原理即: 上下底面的电位差( 霍尔电位差) : ( 1) 同样, 若载流子是空穴( +q) , 则: 若载流子浓度为 n, 试样厚度为 d, 则 ( 2) ( 2) 代入( 1) 中得, , 其中: , 称为霍耳灵敏度, 对一定的霍耳元件是一个常数。它的大小与材料的性质以及元件的尺寸有关, 它表示霍耳元件在单位磁感应强度和单位控制电流强度下的霍耳电压的大小。 利用霍尔效应原理工作的半导体器件称霍尔元件。材料的电阻率 和电子迁移率 越大, 霍尔系数 越大, 输出的 越大, 为了提高霍尔灵敏度, 要求材料的霍尔系数 尽可能的大。元件的厚度 越小, 越大 也越大, 因此霍尔元件的厚度要小, 但 太小会使元件的输入、 输出电阻增加。 下载后可任意编辑 2.3 霍尔传感器的结构、 材料及主要技术参数 霍尔元件常见的半导体材料有 N...
