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《霍爾傳感器的工作原理及應(yīng)用ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、霍爾傳感器霍爾傳感器的定義霍爾傳感器工作原理霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路霍爾元件的主要特性參數(shù)霍爾元件誤差及補(bǔ)償霍爾式傳感器的應(yīng)用下一頁返回霍爾傳感器的定義上一頁下一頁返回霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。起源：1879年美國物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng),但由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒有得到應(yīng)用。發(fā)展：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,開始用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件,由于它的霍爾效應(yīng)顯著而得到應(yīng)用和發(fā)展。應(yīng)用：霍爾傳感器廣泛用于電磁測量、壓力、加速度、振動等方面的測量?；魻杺鞲衅鞯脑砘魻栃?yīng)：半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一
2、致時，半導(dǎo)體薄片上平行于電流和磁場方向的兩個面之間產(chǎn)生電動勢。產(chǎn)生的電動勢稱霍爾電勢半導(dǎo)體薄片稱霍爾元件上一頁下一頁返回上一頁下一頁返回霍爾效應(yīng)原理圖載流子受洛侖茲力霍爾電場強(qiáng)度平衡狀態(tài)電子運(yùn)動平均速度上一頁下一頁返回因?yàn)榛魻栯妱莼魻柍?shù)霍爾常數(shù)大小取決于導(dǎo)體的載流子密度：金屬的自由電子密度太大，因而霍爾常數(shù)小，霍爾電勢也小，所以金屬材料不宜制作霍爾元件。霍爾電勢與導(dǎo)體厚度d成反比：為了提高霍爾電勢值，霍爾元件制成薄片形狀?；魻栐`敏度（靈敏系數(shù)）半導(dǎo)體中電子遷移率（電子定向運(yùn)動平均速度）比空穴遷移率高，因此N型半導(dǎo)體較適合于制造靈敏度高的霍爾
3、元件上一頁下一頁返回霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路霍爾元件上一頁下一頁返回圖（a）中，從矩形薄片半導(dǎo)體基片上的兩個相互垂直方向側(cè)面上，引出一對電極，其中1-1電極用于加控制電流，稱控制電極。另一對2-2電極用于引出霍爾電勢，稱霍爾電勢輸出極。在基片外面用金屬或陶瓷、環(huán)氧樹脂等封裝作為外殼。圖（b）是霍爾元件通用的圖形符號。圖（c）所示，霍爾電極在基片上的位置及它的寬度對霍爾電勢數(shù)值影響很大。通常霍爾電極位于基片長度的中間，其寬度遠(yuǎn)小于基片的長度。圖（d）是基本測量電路?；魻栐闹饕匦詤?shù)上一頁下一頁返回當(dāng)磁場和環(huán)境溫度一定時:霍爾電勢與控制電流I成
4、正比當(dāng)控制電流和環(huán)境溫度一定時:霍爾電勢與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比當(dāng)環(huán)境溫度一定時:輸出的霍爾電勢與I和B的乘積成正比測量以上電阻時，應(yīng)在沒有外磁場和室溫變化的條件下進(jìn)行?；魻栐闹饕匦詤?shù)：上一頁下一頁返回(1)輸入電阻和輸出電阻輸入電阻：控制電極間的電阻輸出電阻：霍爾電極之間的電阻(2)額定控制電流和最大允許控制電流額定控制電流：當(dāng)霍爾元件有控制電流使其本身在空氣中產(chǎn)生10℃溫升時，對應(yīng)的控制電流值(3)不等位電勢Uo和不等位電阻ro不等位電勢：當(dāng)霍爾元件的控制電流為額定值時，若元件所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，測得的空載霍爾電勢。不等位電勢
5、是由霍爾電極2和之間的電阻決定的，r0稱不等位電阻上一頁下一頁返回最大允許控制電流：以元件允許的最大溫升限制所對應(yīng)的控制電流值上一頁下一頁返回(4)寄生直流電勢當(dāng)沒有外加磁場，霍爾元件用交流控制電流時，霍爾電極的輸出有一個直流電勢控制電極和霍爾電極與基片的連接是非完全歐姆接觸時，會產(chǎn)生整流效應(yīng)。兩個霍爾電極焊點(diǎn)的不一致，引起兩電極溫度不同產(chǎn)生溫差電勢(5)霍爾電勢溫度系數(shù)在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和控制電流下，溫度每變化1度時，霍爾電勢變化的百分率?；魻栐`差及補(bǔ)償1.不等位電勢誤差的補(bǔ)償2.溫度誤差及其補(bǔ)償上一頁下一頁返回1.不等位電勢誤差的補(bǔ)償可以把
6、霍爾元件視為一個四臂電阻電橋，不等位電勢就相當(dāng)于電橋的初始不平衡輸出電壓。上一頁下一頁返回電勢的補(bǔ)償電路對稱電路當(dāng)溫度變化時，補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定性要好些上一頁下一頁返回2.溫度誤差及其補(bǔ)償溫度誤差產(chǎn)生原因：霍爾元件的基片是半導(dǎo)體材料，因而對溫度的變化很敏感。其載流子濃度和載流子遷移率、電阻率和霍爾系數(shù)都是溫度的函數(shù)。當(dāng)溫度變化時，霍爾元件的一些特性參數(shù)，如霍爾電勢、輸入電阻和輸出電阻等都要發(fā)生變化，從而使霍爾式傳感器產(chǎn)生溫度誤差。上一頁下一頁返回減小霍爾元件的溫度誤差選用溫度系數(shù)小的元件采用恒溫措施采用恒流源供電上一頁下一頁返回恒流源溫度補(bǔ)償霍爾元件的靈
7、敏系數(shù)也是溫度的函數(shù)，它隨溫度的變化引起霍爾電勢的變化，霍爾元件的靈敏系數(shù)與溫度的關(guān)系為溫度T0時的KH值；溫度變化量；霍爾電勢的溫度系數(shù)。上一頁下一頁返回大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)α是正值時，它們的霍爾電勢隨溫度的升高而增加（1+α△t）倍。同時，讓控制電流I相應(yīng)地減小，能保持KHI不變就抵消了靈敏系數(shù)值增加的影響。恒流源溫度補(bǔ)償電路當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時，旁路分流電阻自動地加強(qiáng)分流，減少了霍爾元件的控制電流上一頁下一頁返回控制電流溫度升到T時，電路中各參數(shù)變?yōu)樯弦豁撓乱豁摲祷販囟葹門0時霍爾元件輸入電阻溫度系數(shù)；分流電阻溫度系數(shù)
8、。控制電流：為使霍爾電勢不變，補(bǔ)償電路必須滿足:升溫前、后的霍爾電勢不變，經(jīng)整理，忽略高次項(xiàng)后得上一頁下一頁返回當(dāng)霍爾元件選定后，它的輸
