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什么是霍尔元件?

发布时间:2012-12-30

霍尔元件的简介

霍尔元件应用霍尔效应的半导体,是一种基于霍尔效应的磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。可用多种半导体材料制作,如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。霍尔元件要工作的要素有磁场、有电流、读电压。


霍尔元件
 
所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时,产生横向电位差的物理现象。当电流通过金属箔片时,若在垂直于电流的方向施加磁场,则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显,而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。

霍尔元件的偏置电路

没有外接电阻的电路-用于输入电阻Ri较大的电路,采用恒压驱动电路

电源正端接电阻的电路-用于Ri较小的电路,采用恒流驱动

电源负端接电阻的电路-用于Ri较小的电路,采用恒流驱动


霍尔元件
 
霍尔元件的分类

按照霍尔元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。

线性霍尔

线性霍尔元件是一种模拟信号输出的磁传感器,输出电压随输入的磁力密度线性变化。 线性霍尔效应传感器 IC 的电压输出会精确跟踪磁通密度的变化。在静态(无磁场)时,从理论上讲,输出应等于在工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半。增加南极磁场将增加来自 其静态电压的电压。相反,增加北极磁场将增加来自其静态电压的电压。这些部件可测量电流的角、接近性、运动及磁通量。它们能够以磁力驱动的方式反映机械事件。 线性霍尔元件是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性,一般应用于调速,测电压、电流、功率、厚度、线圈匝数等等。

霍尔开关

按 照霍尔开关的感应方式可将它们分为:单极性霍尔开关、双极性霍尔开关、全极性霍尔开关。单极性霍尔开关的感应方式:磁场的一个磁极靠近它,输出低电位电压 (低电平)或关的信号,磁场磁极离开它输出高电位电压(高电平)或开的信号,但要注意的是,单极性霍尔开关它会指定某磁极感应才有效,一般是正面感应磁场 S极,反面感应N极。

双极性霍尔开关的感应方式:因为磁场有两个磁极N、S(正磁或负磁),所以两个磁极分别控制双极性霍尔开关的开和关(高低电平),它一般具有锁定的作用,也就是说当磁极离开后,霍尔输出信号不发生改变,直到另一个磁极感应。另外,双极性霍尔开关的初始状态是随机输出,有可能是高电平,也有可能是低电平。

全极性霍尔开关的感应方式:全极性霍尔开关的感应方式与单极性霍尔开关的感应方式相似,区别在于,单极性霍尔开关会指定磁极,而全极性霍尔开关不会指定磁极,任何磁极靠近输出低电平信号,离开输出高电平信号。

霍尔元件的特性


特性:开关型和线性型

材料:主要为砷化镓(GaAs)

特点:温度系数小,线性好,结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

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