§5.2霍爾式傳感器

霍爾式傳感器是利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原理而將被測量、如電流、磁場、位移、壓力等轉(zhuǎn)換成電動勢輸出的一種傳感器?；魻栃?yīng)和霍爾元件材料霍爾元件構(gòu)造及測量電路霍爾元件的主要技術(shù)指標(biāo)霍爾元件的補(bǔ)償電路霍爾式傳感器的應(yīng)用舉例一、霍爾效應(yīng)一塊長為l、寬為b、厚為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(磁場方向垂直于薄片)中。當(dāng)有電流I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢UH。。當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流垂直的磁場中時，在其兩端將產(chǎn)生電勢差。kH：靈敏度系數(shù)；I：控制電流；B：磁感應(yīng)強(qiáng)度；霍爾式傳感器可以檢測什么量？檢測電流，或者檢測能夠引起磁場變化的物理量（位移、壓力、振動）如何提高傳感器的靈敏度？二、霍爾材料1．鍺(Ge)，N型及P型均可。2．硅(Si)．N型及P型均可。3．砷化銦(InAs)和銻化銦(InSb)，這兩種材料的特性很相似。輸出電勢大。三、霍爾元件的構(gòu)造三、霍爾元件的構(gòu)造霍爾片：矩形半導(dǎo)體薄片；四極引線：長度方向兩端面（控制電流端引線）側(cè)邊兩端面中點(diǎn)（霍爾電勢輸出引線）殼體：非導(dǎo)磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。

四、測量電路RP：調(diào)整控制電流的大??；RL：輸出端負(fù)載，可以是一般電阻，也可以是放大器輸入電阻或表頭內(nèi)阻。五、主要技術(shù)指標(biāo)品種輸入電流I/mA無負(fù)載霍爾電壓UH/mV輸入電阻r1/歐輸出電阻r2/歐靈敏度KH不平衡電壓Um/mVUH溫度系數(shù)/％r1、r2溫度系數(shù)/％砷化銦100>=8.531.5>=0.085<0.5-0.10.2150>=1221.5>=0.08<0.3-0.10.2400>=301.41.1>=0.075<1-0.070.2銻化銦5250~550240~550240~55050~10010-1~-1.3-1~-1.31080－30010~3010~308~3010-2.0-2.0返回六、不等位電勢的補(bǔ)償不等位電勢：磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，元件通以額定激勵電流時，霍爾電極間的空載電勢，或稱為零位電勢U0不等位電阻：R0=U0/IH產(chǎn)生原因：霍爾電極的位置不在同一等位面上；材料不均勻，工藝不良；后果：零位誤差。補(bǔ)償方法圖5-23不等位電勢的補(bǔ)償電路七、溫度特性的補(bǔ)償原因：半導(dǎo)體材料本身的溫度效應(yīng)。（電阻率、遷移率、載流子濃度）補(bǔ)償方法：

選用溫度系數(shù)小的霍爾元件（如：砷化銦）；

采用恒流源供電；(減小元件內(nèi)阻隨溫度變化而引起的控制電流的變化)

線路補(bǔ)償；

1、分流電阻法適用于恒流源提供控制電流的情況。控制電流極并聯(lián)補(bǔ)償電阻。1、分流電阻法當(dāng)溫度由T0變化為T霍爾元件的輸入電阻r，溫度補(bǔ)償電阻R0，霍爾元件靈敏度系數(shù)KH變化為：控制電流變化為：霍爾電勢變化為：1、分流電阻法溫度補(bǔ)償即為使得UH0=UH2、電橋補(bǔ)償法輸出電極串連溫度補(bǔ)償電橋溫度變化引起并聯(lián)的熱敏電阻變化，從而調(diào)節(jié)輸出電勢。八、霍爾傳感器的應(yīng)用特點(diǎn)：霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅(jiān)固、頻率響應(yīng)寬（<1MHz）、動態(tài)范圍（輸出電勢變化）大、無觸點(diǎn)，使用壽命長、可靠性高、易微型化和集成電路化。應(yīng)用：在測量技術(shù)、自動控制、電磁測量、計(jì)算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用?；魻柺诫娏鱾鞲衅骰魻柺綁毫鞲衅骰魻柺綁毫鞲衅鹘俏灰茰y量磁場與薄片法線的夾角轉(zhuǎn)速測量第