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霍尔传感器原理

发布时间:2012-11-18

一 、霍尔传感器定义

      霍尔传感器是一种磁传感器。用它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。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础,是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。

二、霍尔效应霍尔元件 霍尔传感器

(一)霍尔效应
      如图1所示,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UH的霍尔电压,
它们之间的关系为 


 
       其中d 为薄片的厚度,k称为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关。
      上述效应称为霍尔效应,它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。

(二)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。

(三)霍尔传感器

      由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称之为霍尔传感器。
 
      霍尔传感器也称为霍尔集成电路,其外形较小,如图2所示,是其中一种型号的外形图。


三、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。

(一)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。

(二)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。
 

四、霍尔传感器的应用

      按被检测对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测受检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,这个磁场是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,转变成电学量来进行检测和控制。
 

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