霍爾元件的工作原理及結(jié)構(gòu)

1、霍爾元件的工作原理及結(jié)構(gòu)如圖1所示一塊高為1、寬為5、厚為6的半導(dǎo)體。存外加磁場(chǎng) B作用下,當(dāng)商電流J流過(guò)時(shí)運(yùn)動(dòng)屯子受洛倫茲力的作用而偏向一側(cè)，使該側(cè)形成電子的積累，與它對(duì)義的側(cè)面由于電了濃度下降。出現(xiàn)了正電荷。這樣，在兩側(cè)面間就形成了一個(gè)電場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)電子在受洛倫茲力的同時(shí)，又受電場(chǎng)力的作用最后當(dāng)這兩力作用相等時(shí)，電子的積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)兩側(cè)之間建立電場(chǎng)，稱霍爾電場(chǎng)民，相應(yīng)的電壓稱霍爾電壓uElSi =Iti上述這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。經(jīng)分析推導(dǎo)得霍爾電壓nea式中M 半導(dǎo)體單位體積中的載流子數(shù)；一一電子電量；K M 程爾元件靈飯度， J(M 一 1/MrJ。二、霍爾元件的材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)根報(bào)雀爾

2、效應(yīng)原理做成的器件貼片鉭電容叫做程爾元件?；魻栐话悴捎镁哂蠳型的鍺、銻化鑰 和砷化鋼等十導(dǎo)體單品材料制成。銻化銅元件的輸出較大促受溫度的影響也較大。 鉻元件的輸小雖小，但它的溫度性能和線性度卻比較好。砷化姻元件的輸出信號(hào)沒(méi)有銻化姻 元件大，但是受溫度的影響印比銻化姻的要小，而且線性度也較好。因此，以砷化鋇為霍爾元件的材料得到曾遏放用?；魻栐Y(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單、是種半導(dǎo)體凹端薄片，它由霍爾片、引線和殼體組成?；魻柶南鄬?duì)兩側(cè)對(duì)稱地焊上兩對(duì)電極引出線，如圖10 2（a）所示。其小，一對(duì)（altj端）稱為激勵(lì)電流端25外一對(duì)（c、J端）稱為霍爾電勢(shì)輸出端，引線焊接處要求接觸電阻小，而量呈現(xiàn)純 電阻件質(zhì)

3、（歐姆接觸）?；魻柶话阌梅谴偶饘?、陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝。（一）輸入電阻R，HZ-I霍爾元件兩激勵(lì)電流端的直流電阻稱為輸入電阻。它的數(shù)值，隊(duì)兒歐到幾百歐，視不問(wèn)型 號(hào)的元件而定。溫度升高，輸入電鉭電容阻變小，從而使輸入電流變大，最終引起猩 爾屯勢(shì)變化。為廣減少這種影響，最好采用恒流源作為激勵(lì)源。（二）輸出電阻只。兩個(gè)留爾屯勢(shì)輸出端之間的電阻稱為輸出電阻，它的數(shù)值與輸入電阻屬同一數(shù)量級(jí)，它也隨溫度改變而改變。選擇適當(dāng)?shù)呢?fù)載電阻RL與之匹配，uJ以使出溫度引起霍爾電勢(shì)的漂移減 至最小。（三）最大激勵(lì)電流JM由于霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流增大而沼大，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

4、件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢(shì)的溫漂增大，因 此每種型號(hào)的元件均規(guī)定丁相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，它的數(shù)值為幾毫安至幾百毫安。（曰）R敏曰xHf（M = ZH/（J . B），它的數(shù)值約為 10 n、V/（1 nA . I '（五最大磁感應(yīng)強(qiáng)廢Bm磁感應(yīng)強(qiáng)度為BMDf，霍爾吧勢(shì)的非線性誤差將明顯增大（六）不等位電努在額定激勵(lì)電流卜，當(dāng)斯麥迪電子外加磁場(chǎng)為零時(shí)，霍爾輸出端之間的開(kāi)路電壓稱 為不等位電勢(shì)，這是由于d個(gè)電極的幾何尺寸不對(duì)稱引起的，使用時(shí)多采用電橋法來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)引起 的誤差。（七霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)在定磁場(chǎng)強(qiáng)度和激勵(lì)電流的作用下，溫度每變化1Yj時(shí)霍爾電勢(shì)變化的日分?jǐn)?shù)稱為