霍尔传感器的工作原理及应用ppt课件.ppt

霍尔传感器霍尔传感器的定义霍尔传感器工作原理霍尔元件的结构和基本电路霍尔元件的主要特性参数霍尔元件误差及补偿霍尔式传感器的应用下一页返回霍尔传感器的定义上一页下一页返回霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。起源:1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应,但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。发展:随着半导体技术的发展,开始用半导体材料制成霍尔元件,由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。应用:霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。霍尔传感器的原理霍尔效应:半导体薄片置于磁场中,当它的电流方向与磁场方向不一致时,半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势。产生的电动势称霍尔电势半导体薄片称霍尔元件上一页下一页返回上一页下一页返回霍尔效应原理图载流子受洛仑兹力霍尔电场强度平衡状态电子运动平均速度上一页下一页返回因为霍尔电势霍尔常数霍尔常数大小取决于导体的载流子密度:金属的自由电子密度太大,因而霍尔常数小,霍尔电势也小,所以金属材料不宜制作霍尔元件。霍尔电势与导体厚度d成反比:为了提高霍尔电势值,霍尔元件制成薄片形状。霍尔元件灵敏度(灵敏系数)半导体中电子迁移率(电子定向运动平均速度)比空穴迁移率高,因此N型半导体较适合于制造灵敏度高的霍尔元件上一页下一页返回霍尔元件的结构和基本电路霍尔元件上一页下一页返回图(a)中,从矩形薄片半导体基片上的两个相互垂直方向侧面上,引出一对电极,其中1-1电极用于加控制电流,称控制电极。另一对2-2电极用于引出霍尔电势,称霍尔电势输出极。在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。图(b)是霍尔元件通用的图形符号。图(c)所示,霍尔电极在基片上的位置及它的宽度对霍尔电势数值影响很大。通常霍尔电极位于基片长度的中间,其宽度远小于基片的长度。图(d)是基本测量电路。霍尔元件的主要特性参数上一页下一页返回当磁场和环境温度一定时:霍尔电势与控制电流I成正比当控制电流和环境温度一定时:霍尔电势与磁场的磁感应强度B成正比当环境温度一定时:输出的霍尔电势与I和B的乘积成正比测量以上电阻时,应在没有外磁场和室温变化的条件下进行。