第八章霍爾傳感器2PPT課件

1、2021-11-171磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B 較大時(shí)的情況較大時(shí)的情況 作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場強(qiáng)度作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢也就越高?；魻栯妱菰綇?qiáng)，霍爾電勢也就越高。霍爾電勢EH可用下可用下式表示：式表示： EH=KH IB第1頁/共15頁2021-11-172霍爾效應(yīng)演示霍爾效應(yīng)演示 當(dāng)磁場垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，當(dāng)磁場垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片片c、d方向的端面之間建立起霍爾電勢。方向的端面之間建立起霍爾電勢。cdab第2頁/共15頁2021-11-173磁場不垂直于霍爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)磁場不垂

2、直于霍爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)勢勢 若磁感應(yīng)強(qiáng)度若磁感應(yīng)強(qiáng)度B B不垂直于霍爾元件，而是與其法線成某一角度不垂直于霍爾元件，而是與其法線成某一角度 時(shí)，實(shí)際上作用時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線方向（與薄片垂直的方向）的分量，即于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線方向（與薄片垂直的方向）的分量，即B Bcoscos ，這時(shí)的霍爾電勢為這時(shí)的霍爾電勢為 E EH H= =K KH HIBIBcoscos 結(jié)論：霍爾電勢與輸入電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，且當(dāng)B的方向改變時(shí)，霍爾電勢的方向也隨之改變。如果所施加的磁場為交變磁場，則霍爾電勢為同頻率的交變電勢。 第3頁/共15頁2021-1

3、1-174霍爾元件的主要外特性參數(shù)霍爾元件的主要外特性參數(shù) 最大最大磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度BM 上圖所示霍爾元件的線性范圍是負(fù)的多少高斯至正的多少高斯？線性區(qū)第4頁/共15頁2021-11-175霍爾元件的主要外特性參數(shù)（續(xù)）霍爾元件的主要外特性參數(shù)（續(xù)） 最大最大激勵(lì)電流激勵(lì)電流IM : : 由于霍爾電勢隨激勵(lì)電流增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵(lì)電流。但激勵(lì)電流增大，霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢的溫漂增大，因此每種型號(hào)的元件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，它的數(shù)值從幾毫安至十幾毫安。 以下哪一個(gè)激勵(lì)電流的數(shù)值較為妥當(dāng)？5A 0.1mA 2mA 80mA 第5頁/共

4、15頁2021-11-176第二節(jié)第二節(jié) 霍爾集成電路霍爾集成電路 霍爾集成電路可分為線性型和開關(guān)型兩大類?；魻柤呻娐房煞譃榫€性型和開關(guān)型兩大類。 線性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。較典型的線性型霍爾器件如UGN3501等。 線性型三端 霍爾集成電路第6頁/共15頁2021-11-177線性型霍爾特性線性型霍爾特性 右圖示出了具有雙端差動(dòng)輸出特右圖示出了具有雙端差動(dòng)輸出特性的線性霍爾器件的輸出特性曲線。性的線性霍爾器件的輸出特性曲線。當(dāng)磁場為零時(shí)，它的輸出電壓等于零；當(dāng)磁場為零時(shí)，它的輸出電壓等于零；當(dāng)感受的磁場為

5、正向（磁鋼的當(dāng)感受的磁場為正向（磁鋼的S S極對(duì)準(zhǔn)極對(duì)準(zhǔn)霍爾器件的正面）時(shí)，霍爾器件的正面）時(shí)， 輸出為正；磁輸出為正；磁場反向時(shí)，輸出為負(fù)。場反向時(shí)，輸出為負(fù)。 請畫出線性范圍第7頁/共15頁2021-11-178開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路 開關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、開關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門門（集電極開路輸出門）等電路做在同一個(gè)芯（集電極開路輸出門）等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場強(qiáng)度超過規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，片上。當(dāng)外加磁場強(qiáng)度超過規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈烷T由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)

6、通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖?；?dāng)外加磁場強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，電平；當(dāng)外加磁場強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開關(guān)型霍爾器件如開關(guān)型霍爾器件如UGN3020等。等。第8頁/共15頁2021-11-179開關(guān)型霍爾集成電開關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路的外形及內(nèi)部電路路OC門 施密特 觸發(fā)電路 雙端輸入、 單端輸出運(yùn)放霍爾 元件.Vcc第9頁/共15頁2021-11-1710開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路（OC門輸出）的接線門輸出）的接線 請按以下電路，將下一頁中的有關(guān)元件連接起來請按以下電路，將下一頁中的有關(guān)元件連接起來.第10頁/共15頁開關(guān)型霍爾集成電開關(guān)型霍爾集成電路路與繼電器的接線與繼電器的接線?第11頁/共15頁2021-11-1712開關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特開關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性性 回差回差越大，抗振越大，抗振動(dòng)干擾能力動(dòng)干擾能力就越強(qiáng)。就越強(qiáng)。 當(dāng)磁鐵從遠(yuǎn)到近地接近霍爾IC，到多少特斯拉時(shí)輸出翻轉(zhuǎn)？當(dāng)磁鐵從近到遠(yuǎn)地遠(yuǎn)離霍爾IC，到多少特斯拉時(shí)輸出再次翻轉(zhuǎn)？回差為多少特斯拉？相當(dāng)于多少高斯（Gs）？ 第12頁/共15頁2021