霍尔传感器

谁比较熟悉霍尔传感器，请谈谈

霍尔传感器发出的是脉冲信号,可以用于测量转速等.
利用是霍尔效应的原理,配合脉冲发生器

第一节霍尔传感器结构及工作原理
一、工作原理

若在如图所示的金属或半导体薄片两端通以控制电流  ，在与薄片方向上施加磁感应强度为  的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势  ，  的大小正比于控制电流  和磁感应强度  ，这一现象称为霍尔效应，利用霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。
霍尔电势

　　霍尔系数  ，
其中  为载流体的电阻率，  为载流子的迁移率，半导体材料（尤其是 N 型半导体）电阻率较大，载流子迁移率很高，因而可以获得很大的霍尔系数，适于制造霍尔传感器。
　　 若磁场方向与元件平面成一角度  时，则作用在元件上的有效磁场是其法线方向的分量，即  ，则有

　　 当控制电流的方向或磁场方向改变时，输出电势的方向也将改变，若电流和磁场同时改变方向时，霍尔电势方向不变。
霍尔电势的大小正比于控制电流  和磁感应强度  ，灵敏度  表示在单位磁感应强度和单位控制电流时输出霍尔电势的大小，一般要求越大越好，元件的厚度  越薄，  越大，所以霍尔元件的厚度都很薄。
当载流材料和几何尺寸确定后，霍尔电势的大小只和控制电流  和磁感应强度  有关，因此霍尔传感器可用来探测磁场和电流，由此可测量压力、振动等。
二、 结构及其特性分析
〔 1 〕  材料与结构

　　 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，所以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。
　　
霍尔元件常用的半导体材料有 N 型硅（ Si ）、 N 型锗（ Ge ）、锑化铟（ InSb ）、砷化铟（ InAs ）、砷化镓（ GaAs ）等。
霍尔元件在电路中可用两种符号表示，如上图 所示。
〔 2 〕 主要技术参数
　①灵敏度  ：指元件在单位磁感应强度和单位控制电流下所得到的开路霍尔电压。
　②输入电阻  ：指元件的两控制极之间的等效电阻。


　③输出电阻  ：指两个霍尔电极之间的等效电阻。


　　④不等位电势  ：在额定控制电流作用下，无外加磁场时，由于材料电阻率的不均匀，两个电极不在同一等位面上，霍尔元件的厚度不均匀等原因，在两霍尔电极之间的空载电势。要完全消除霍尔元件的不等位电势很困难，一般要求  。
　　⑤不等位电阻：不等位电势与额定控制电流之比。
　　⑥寄生直流电势  ：无外加磁场时，交流控制电流通过霍尔元件而在两霍尔 电极间产生的直流电势。是由电极与霍尔片之间的非完全欧姆接触而产生的整流效 应引起的。
　　⑦感应零电势：无控制电流，霍尔元件在交流或脉动磁场中会有电势输出，这 个输出就是感应零电势，产生感应零电势的原因是由于霍尔电极引线布置不合理而 造成的。
〔 3 〕电磁特性
　霍尔元件的电磁特性包括控制电流（直流式交流）与输出之间的关系，霍尔输出与磁场（恒定或交变）之间的关系，元件的输入或输出电阻与磁场之间的关系等特性。
　　 ①  特性
在磁场和环境温度一定时，霍尔输出电势  与控制电流  之间呈线性关系，如图 6-11 〔 a 〕所示，直线的斜率称为控制电流灵敏度，用  表示
      6-11     
　　由式 6-11 和 6-9 可以得到
    6-12
　　 ②  特性
　　 当控制电流一定时，霍尔元件的开路输出随磁感应强度的增加并不是完全成线性关系，只有当磁感应强度  小于  时，  的线性度才比较好，
　　 ③  特性
特性是指霍尔元件的输入（或输出）电阻与磁场之间的关系，霍尔元件的内阻随磁场的绝对值增加而增大，这种现象称磁阻效应。霍尔元件的磁阻效应使霍尔输出降低，尤其在强磁场时，输出降低较多，应想办法予以补偿 .