霍爾開關(guān)工作原理與應(yīng)用

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1、霍爾開關(guān)工作原理一、原理簡介　　當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為　　U=K·I·B/d　　其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應(yīng)強度，d是薄片的厚度?！　∮纱丝梢姡魻栃?yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比的關(guān)系。　　霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用中的電信號，同時又具備工業(yè)場合實際應(yīng)用易操作和可靠性

2、的要求?！　』魻栭_關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強度B來表征的，當(dāng)B值達到一定的程度（如B1）時，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出之分?！　』魻栭_關(guān)具有無觸電、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作?；魻栭_關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表等，作為一種新型的電器配件。　　二、內(nèi)部原理圖　　　　　　三、輸入/輸出的轉(zhuǎn)移特性　　www.ot88.com霍爾集成電路的應(yīng)用218.94.136

3、.*1樓1?引言??????霍爾集成電路是一種磁敏傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。霍爾集成電路以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)。?霍爾集成電路具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。??????按照霍爾集成電路的功能可將它們分為:霍爾線性集成電路和霍爾開關(guān)集成電路。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。?霍爾線性集成電路的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)集成電路無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達μm級）。取用了各種補

4、償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達－55℃～150℃。?????通過霍爾集成電路將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進行檢測和控制。?2??霍爾效應(yīng)和霍爾集成電路?2.1??霍爾效應(yīng)?如圖1所示，在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場B，在薄片的橫向兩側(cè)會出現(xiàn)一個電壓，如圖1中的VH，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，是由科學(xué)家愛德文?霍爾在1879年發(fā)現(xiàn)的。VH稱為霍爾電壓。???2.2??霍爾器件?????霍爾器件分為:霍爾元件和霍爾集成電路兩大類

5、，前者是一個簡單的霍爾片，使用時常常需要將獲得的霍爾電壓進行放大。后者將霍爾片和它的信號處理電路集成在同一個芯片上。?2.2.1??霍爾元件?????在片子上作四個電極，其中C1、C2間通以工作電流I，C1、C2稱為電流電極，C3、C4間取出霍爾電壓VH，C3、C4稱為敏感電極。將各個電極焊上引線，并將片子用塑料封裝起來，就形成了一個完整的霍爾元件（又稱霍爾片）。霍爾元件可用多種半導(dǎo)體材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多層半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)量子阱材料等等。??InSb和GaAs霍爾元件輸出特性見圖1?霍爾元件的輸出特性?這些霍爾元件大量

6、用于直流無刷電機和測磁儀表。?2.2.2??霍爾集成電路2.2.2.1??霍爾線性集成電路?????它由霍爾元件、差分放大器和射極跟隨器組成。其輸出電壓和加在霍爾元件上的磁感強度B成比例，它的功能框圖和輸出特性示于圖2和圖3。?這類電路有很高的靈敏度和優(yōu)良的線性度，適用于各種磁場檢測?；魻柧€性電路的性能參數(shù)見表3。????圖2??霍爾線性電路UGN3501的磁電轉(zhuǎn)換特性曲線??圖3??霍爾線性電路的功能框圖???型號VccV線性范圍mT工作溫度℃靈敏度S/mV/mT靜態(tài)輸出電壓Vo/VminmidmaxminmidmaxUGN35018～12±100－20～＋853

7、.57.0－2.53.65.0UGN35034.5～6±90－20～＋857.513.530.02.252.52.75型號??IOUT/mA??Ro/kΩ??Icc/mA??乘積靈敏度V/A?0.1T??輸出形式??引腳排列??外形結(jié)構(gòu)??typ??max??1??2??3??4??UGN3501??4.0??0.1??10??20??－??射極輸出??VCC??地??輸出??－??CI/P??·2009-5-308:02·回復(fù)218.94.136.*2樓UGN3503??－??0.05??9.0??14??－??射極輸出??VCC??地??輸出??－??CI/