檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)第8章1

1、第八章常用半第八章常用半導(dǎo)體傳感器導(dǎo)體傳感器第二節(jié)氣敏傳感器第二節(jié)氣敏傳感器第三節(jié)濕敏傳感第三節(jié)濕敏傳感器器第一節(jié)霍爾傳感器第一節(jié)霍爾傳感器 磁是人們所熟悉的一種物理現(xiàn)象，中國(guó)人磁是人們所熟悉的一種物理現(xiàn)象，中國(guó)人早在一千多年前就發(fā)明了指南針，可用于指示地早在一千多年前就發(fā)明了指南針，可用于指示地球磁場(chǎng)的方向，因此磁傳感器具有古老的歷史。球磁場(chǎng)的方向，因此磁傳感器具有古老的歷史。但指南針卻無(wú)法指示出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。最簡(jiǎn)單的把但指南針卻無(wú)法指示出磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。最簡(jiǎn)單的把磁轉(zhuǎn)換成電的磁傳感器就是線圈，根據(jù)電磁感應(yīng)磁轉(zhuǎn)換成電的磁傳感器就是線圈，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在切割磁通的電路里，產(chǎn)生與磁通變化速定律，在

2、切割磁通的電路里，產(chǎn)生與磁通變化速率成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。率成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 現(xiàn)代的磁傳感器已向固體化發(fā)展，它是現(xiàn)代的磁傳感器已向固體化發(fā)展，它是利用磁場(chǎng)作用使物質(zhì)的電性能發(fā)生變化的各種物利用磁場(chǎng)作用使物質(zhì)的電性能發(fā)生變化的各種物理效應(yīng)制成的，從而使磁場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。理效應(yīng)制成的，從而使磁場(chǎng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。第一節(jié)霍爾傳感器第一節(jié)霍爾傳感器一、工作原理、材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、工作原理、材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （一）霍爾效應(yīng)（一）霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)是導(dǎo)電材料中的電流與磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)霍爾效應(yīng)是導(dǎo)電材料中的電流與磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的物理效應(yīng)。生電動(dòng)勢(shì)的物理效應(yīng)。 置于磁場(chǎng)中的靜止載流體中，若電流方向

3、與磁置于磁場(chǎng)中的靜止載流體中，若電流方向與磁場(chǎng)方向不相同，則在載流體的垂直于電流與磁場(chǎng)方向所場(chǎng)方向不相同，則在載流體的垂直于電流與磁場(chǎng)方向所組成的兩個(gè)側(cè)面將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這一現(xiàn)象為美國(guó)物理學(xué)組成的兩個(gè)側(cè)面將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這一現(xiàn)象為美國(guó)物理學(xué)家愛(ài)德文家愛(ài)德文霍爾于霍爾于18791879年發(fā)現(xiàn)，稱(chēng)為年發(fā)現(xiàn)，稱(chēng)為霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)，相應(yīng)的電，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為霍爾電勢(shì)霍爾電勢(shì)。 霍爾傳感器是利用霍爾元件基于霍爾傳感器是利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原理霍爾效應(yīng)原理而將被而將被測(cè)量，如電流、磁場(chǎng)、位移、壓力等轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)輸出的測(cè)量，如電流、磁場(chǎng)、位移、壓力等轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)輸出的一種傳感器。一種傳感器。 霍爾效

4、應(yīng)演示霍爾效應(yīng)演示當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作當(dāng)磁場(chǎng)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)體薄片前后方向的端用，向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片前后方向的端面之間建立起霍爾電動(dòng)勢(shì)。面之間建立起霍爾電動(dòng)勢(shì)?；魻栃?yīng)B在垂直于外磁場(chǎng)在垂直于外磁場(chǎng)B B的方向上放置一導(dǎo)電板，導(dǎo)電板通以電流的方向上放置一導(dǎo)電板，導(dǎo)電板通以電流I I，方向如圖所示。導(dǎo)電板中的電流使金屬中自由電子在電場(chǎng)作用方向如圖所示。導(dǎo)電板中的電流使金屬中自由電子在電場(chǎng)作用下做定向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，每個(gè)電子受下做定向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，每個(gè)電子受洛倫茲力洛倫茲力f fL L 的作用，的作用，f f=q=qV V B B，大小為

5、大小為f fL L= =evBevB 。方向呢？。方向呢？根據(jù)左手定理或右手螺旋定則判斷，并注意負(fù)電荷，所以方向與拇指方向相反，即為圖中紅色箭頭方向 霍爾效應(yīng)原理圖激勵(lì)電極激勵(lì)電極霍爾效應(yīng)原理分析：霍爾效應(yīng)原理分析：bUEHH此時(shí)電子除了沿電流反方向作定向運(yùn)動(dòng)外，還在此時(shí)電子除了沿電流反方向作定向運(yùn)動(dòng)外，還在f fL L的作用下漂移，的作用下漂移，結(jié)果使結(jié)果使金屬導(dǎo)電板內(nèi)側(cè)面積累電子，而外側(cè)面積累正電荷金屬導(dǎo)電板內(nèi)側(cè)面積累電子，而外側(cè)面積累正電荷，從而形，從而形成了附加內(nèi)電成了附加內(nèi)電場(chǎng)場(chǎng)E EH H， 稱(chēng)霍爾電場(chǎng)，該電場(chǎng)強(qiáng)度為稱(chēng)霍爾電場(chǎng)，該電場(chǎng)強(qiáng)度為式中, UH為內(nèi)外兩側(cè)面的電位差。 霍爾電

6、場(chǎng)的出現(xiàn)，使定向運(yùn)動(dòng)的電子除了受洛倫茲力霍爾電場(chǎng)的出現(xiàn)，使定向運(yùn)動(dòng)的電子除了受洛倫茲力fL=evB作用外，還受到霍爾電場(chǎng)力作用外，還受到霍爾電場(chǎng)力 fE=eEH 的作用。的作用。 fE方向呢，為圖中綠色箭頭所指方向。因?yàn)榕cfL方向相反 ，所以阻止電荷繼續(xù)積累。bUEHHeEH=eBv 即即：EH=vB 此時(shí)電荷不再向兩側(cè)面積累，達(dá)到平衡狀態(tài)此時(shí)電荷不再向兩側(cè)面積累，達(dá)到平衡狀態(tài)。 當(dāng)電子所受洛倫磁力與霍爾電場(chǎng)作用力大小相等當(dāng)電子所受洛倫磁力與霍爾電場(chǎng)作用力大小相等方向相反，方向相反，即即 隨著內(nèi)、外側(cè)面電荷的增加，霍爾電場(chǎng)增大，隨著內(nèi)、外側(cè)面電荷的增加，霍爾電場(chǎng)增大，電子受到的霍爾電場(chǎng)力也增大

7、。電子受到的霍爾電場(chǎng)力也增大。 若金屬導(dǎo)電板若金屬導(dǎo)電板單位體積內(nèi)電子數(shù)為載流子密度單位體積內(nèi)電子數(shù)為載流子密度n，電 子 定 向 運(yùn) 動(dòng) 平 均 速 度 為電 子 定 向 運(yùn) 動(dòng) 平 均 速 度 為 v ， 則， 則 激 勵(lì) 電 流激 勵(lì) 電 流I=ne(bdx)/t=nebdv，即，即 nebdIv nebdIBvBEH因而霍爾電勢(shì)為：因而霍爾電勢(shì)為：UH=EHb=IB/ned 霍爾電場(chǎng)霍爾電場(chǎng)由由EH=vB ，得得bUEHH 通常令通常令R RH H=1/ne=1/ne，稱(chēng)之為霍爾系數(shù)，其大小取決于導(dǎo)，稱(chēng)之為霍爾系數(shù)，其大小取決于導(dǎo)體載流子密度體載流子密度n, n, 則則 IBKdIBR

8、UHHH式中式中, , K KH H= =R RH H/ /d d 稱(chēng)為霍爾片的靈敏度。稱(chēng)為霍爾片的靈敏度。由上式可見(jiàn)，霍爾電勢(shì)其靈敏度與霍爾系數(shù)由上式可見(jiàn)，霍爾電勢(shì)其靈敏度與霍爾系數(shù)R RH H成正成正比，比，與霍爾片厚度與霍爾片厚度d d成反比。為了提高靈敏度，霍爾成反比。為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀元件常制成薄片形狀。 霍爾電勢(shì)為：霍爾電勢(shì)為：UH=EHb=IB/ned UH = KH I B 霍爾電勢(shì)的大小正比于控制電流霍爾電勢(shì)的大小正比于控制電流I I和磁感應(yīng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)度B B的乘積。的乘積。K KH H稱(chēng)為霍爾元件的靈敏度，它是表稱(chēng)為霍爾元件的靈敏度，它是表征在單位磁

9、感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流時(shí)輸出霍爾征在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流時(shí)輸出霍爾電壓大小的重要參數(shù)。電壓大小的重要參數(shù)。 當(dāng)控制電流方向或磁場(chǎng)方向改變時(shí)，輸出電當(dāng)控制電流方向或磁場(chǎng)方向改變時(shí)，輸出電動(dòng)勢(shì)方向也將改變。但當(dāng)電流和磁場(chǎng)方向同時(shí)改動(dòng)勢(shì)方向也將改變。但當(dāng)電流和磁場(chǎng)方向同時(shí)改變時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)方向不變。變時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)方向不變。靈敏度靈敏度 1 1）材料電阻）材料電阻與載流子濃度與載流子濃度n n和其遷移率和其遷移率相關(guān)，相關(guān)， RH = (,) () (RH= 1 / n( - e) 2 2）KH= RH / d ，則則d d要小，霍爾片要?。ㄒ?，霍爾片要?。?m1m） 3 3）霍爾片長(zhǎng)邊）

10、霍爾片長(zhǎng)邊/ /短邊短邊44，輸出不受影響（一般長(zhǎng)，輸出不受影響（一般長(zhǎng)邊邊/ /短邊短邊=2, =2, 短邊通以電流，長(zhǎng)邊輸出短邊通以電流，長(zhǎng)邊輸出UH ）建立霍爾效應(yīng)的時(shí)間很短：建立霍爾效應(yīng)的時(shí)間很短：1010-12-12 1010-14-14控制電流用交流時(shí)，頻率可以很高（幾千兆赫）控制電流用交流時(shí)，頻率可以很高（幾千兆赫） 設(shè)導(dǎo)體材料的電阻率電阻率為，則霍爾元件霍爾元件激勵(lì)極間電激勵(lì)極間電阻阻 R=l/(bd) 同時(shí)同時(shí) R=U/I=El/I=El/(nevbd) 引入引入遷移率遷移率（是指載流子（電子和空穴）在單位電是指載流子（電子和空穴）在單位電場(chǎng)作用下的平均漂移速度場(chǎng)作用下的平均

11、漂移速度, ,=v/E ）。）。 bUEHH則則R=El/(nevbd)=vl/ (nevbd)=l/ (nebd)RH= 從上式可知，霍爾系數(shù)從上式可知，霍爾系數(shù)R RH H等于霍爾片材料等于霍爾片材料的電阻率與電子遷移率的電阻率與電子遷移率的乘積。的乘積。 若要霍爾效應(yīng)強(qiáng)，若要霍爾效應(yīng)強(qiáng)，則希望有較大的霍爾系數(shù)則希望有較大的霍爾系數(shù)R RH H，因此要求霍爾片材料，因此要求霍爾片材料有較大的電阻率和載流子遷移率。有較大的電阻率和載流子遷移率。因此因此霍爾系數(shù)霍爾系數(shù)nebdlbdl則則ne1 一般金屬材料載流子遷移率很高，但電阻率很一般金屬材料載流子遷移率很高，但電阻率很??；而絕緣材料電阻

12、率極高，但載流子遷移率極??；而絕緣材料電阻率極高，但載流子遷移率極低，低，故只有半導(dǎo)體材料才適于制造霍爾片。故只有半導(dǎo)體材料才適于制造霍爾片。 目前目前常用的霍爾元件材料有：鍺、硅、等常用的霍爾元件材料有：鍺、硅、等半導(dǎo)體材料。理想的材料是砷化鉀半導(dǎo)體材料。理想的材料是砷化鉀(GaAs(GaAs) )的霍爾的霍爾系數(shù)大，電子遷移率高，溫度系數(shù)也較小，輸出系數(shù)大，電子遷移率高，溫度系數(shù)也較小，輸出特性線性度好。特性線性度好。 霍爾式傳感器是利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原霍爾式傳感器是利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原理而將被測(cè)量，如電流、磁場(chǎng)、位移、壓力等轉(zhuǎn)換理而將被測(cè)量，如電流、磁場(chǎng)、位移、壓力等轉(zhuǎn)換成電

13、動(dòng)勢(shì)輸出的一種傳感器。成電動(dòng)勢(shì)輸出的一種傳感器。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，堅(jiān)固，頻率響應(yīng)寬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，堅(jiān)固，頻率響應(yīng)寬，動(dòng)態(tài)范圍大，動(dòng)態(tài)范圍大, ,無(wú)觸點(diǎn)無(wú)觸點(diǎn), ,使用壽命長(zhǎng)使用壽命長(zhǎng), ,可靠性高可靠性高, ,易微易微型化和集成電路化。型化和集成電路化。 不足：不足：溫度影響大，要求轉(zhuǎn)換精度較高時(shí)必須溫度影響大，要求轉(zhuǎn)換精度較高時(shí)必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。進(jìn)行溫度補(bǔ)償。（二）材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（二）材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 霍爾元件（a） 外形結(jié)構(gòu)示意圖；（b） 圖形符號(hào)（c)實(shí)物 霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，它是由霍爾片、四根引線和殼體組成的， 如圖（a)所示。 霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片， 引出四

14、根引線： 1、 1兩根引線加激勵(lì)電壓或電流，稱(chēng)激勵(lì)電極（控制電極）； 2、 2引線為霍爾輸出引線， 稱(chēng)霍爾電極。 霍爾元件的殼體是用非導(dǎo)磁金屬、 陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝的。 在電路中，霍爾元件一般可用兩種符號(hào)表示，如（b）所示。 霍爾元件基本結(jié)構(gòu)霍爾元件基本結(jié)構(gòu)一般采用以下半導(dǎo)體單晶材料制成：NN型鍺型鍺、砷化銦砷化銦、銻化銦銻化銦 敏感敏感元件元件一般一般測(cè)量測(cè)量 接觸要求：歐姆接觸（無(wú)接觸要求：歐姆接觸（無(wú)PNPN結(jié)）結(jié)） 老式：焊接老式：焊接 新方法：離子注入工藝新方法：離子注入工藝 濺射工藝濺射工藝 霍爾元件外形及結(jié)構(gòu)：霍爾元件外形及結(jié)構(gòu)： 尺寸：尺寸：4mm 4mm 2mm 2mm 0.

15、1mm 0.1mm1324（三）基本電路（三）基本電路霍爾元件的基本電霍爾元件的基本電路?？刂齐娏饔陕??？刂齐娏饔蒃 E供給，供給，RPRP為調(diào)節(jié)控制電流大小為調(diào)節(jié)控制電流大小的調(diào)節(jié)電阻。的調(diào)節(jié)電阻。R Rf f為一般為一般電阻作為負(fù)載電阻，也電阻作為負(fù)載電阻，也可以是放大器的輸入電可以是放大器的輸入電阻或指示器的內(nèi)阻。阻或指示器的內(nèi)阻。 激勵(lì)電極間的電阻值稱(chēng)為輸入電阻激勵(lì)電極間的電阻值稱(chēng)為輸入電阻?；魻栯姌O輸出電勢(shì)對(duì)?；魻栯姌O輸出電勢(shì)對(duì)電路外部來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)電壓源，其電路外部來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)電壓源，其電源內(nèi)阻即電源內(nèi)阻即兩個(gè)霍爾電勢(shì)兩個(gè)霍爾電勢(shì)輸出端之間的電阻輸出端之間的電阻就是輸出電阻就是輸

16、出電阻。 以上電阻值是在磁感應(yīng)強(qiáng)度以上電阻值是在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，且環(huán)境溫度在為零，且環(huán)境溫度在202055時(shí)所確定的。時(shí)所確定的。它的數(shù)值從幾十歐它的數(shù)值從幾十歐到幾百歐，視不同型號(hào)的元件而定；到幾百歐，視不同型號(hào)的元件而定； 輸入電阻和輸出電阻輸入電阻和輸出電阻 在磁場(chǎng)作用下，負(fù)載上就有電壓輸出。在實(shí)際在磁場(chǎng)作用下，負(fù)載上就有電壓輸出。在實(shí)際使用時(shí)，以使用時(shí)，以I I或或B B，或兩者同時(shí)作為輸入信號(hào)輸入，或兩者同時(shí)作為輸入信號(hào)輸入，而輸出信號(hào)則正比于而輸出信號(hào)則正比于I I或或B B，或兩者的乘積。，或兩者的乘積。 當(dāng)霍爾元件自身溫升當(dāng)霍爾元件自身溫升1010時(shí)所流過(guò)的激勵(lì)電時(shí)所流過(guò)的激勵(lì)

17、電流稱(chēng)為流稱(chēng)為額定激勵(lì)電流額定激勵(lì)電流。以元件允許最大溫升為限制。以元件允許最大溫升為限制所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流稱(chēng)為所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)電流稱(chēng)為最大允許激勵(lì)電流最大允許激勵(lì)電流。由于建。由于建立霍爾效應(yīng)的時(shí)間很短，（約立霍爾效應(yīng)的時(shí)間很短，（約1010-12-12 1010-14-14之間）之間）因此控制電流用交流時(shí)，頻率可以很高（幾千兆因此控制電流用交流時(shí)，頻率可以很高（幾千兆赫）。赫）。1 1）HI特性：特性：UH = KH I B 在磁場(chǎng)和環(huán)境溫度一定時(shí)，霍爾輸出電動(dòng)勢(shì)在磁場(chǎng)和環(huán)境溫度一定時(shí)，霍爾輸出電動(dòng)勢(shì)UH與控制電流與控制電流I之之間呈線性關(guān)系，直線的斜率稱(chēng)為控制電流靈敏度用間呈線性關(guān)系，直線的斜

18、率稱(chēng)為控制電流靈敏度用KI表示。表示。2 2 ）UH-B特性特性當(dāng)控制電流一定時(shí)，元件的開(kāi)路霍爾輸出隨磁場(chǎng)的增加不完全呈線當(dāng)控制電流一定時(shí)，元件的開(kāi)路霍爾輸出隨磁場(chǎng)的增加不完全呈線性關(guān)系，只有當(dāng)元件工作在性關(guān)系，只有當(dāng)元件工作在0.5Wb/m0.5Wb/m2 2以下時(shí)，線性度才比較好。以下時(shí)，線性度才比較好。二、電磁特性二、電磁特性三、誤差分析及誤差補(bǔ)償方法三、誤差分析及誤差補(bǔ)償方法） 元件的幾何尺寸、電極的接點(diǎn)大小對(duì)性能的影響元件的幾何尺寸、電極的接點(diǎn)大小對(duì)性能的影響UH= fH( )RHIBdLlfH(L/l)為元件的形狀系數(shù)為元件的形狀系數(shù)當(dāng)當(dāng)L/L/l22時(shí)時(shí), ,形狀系數(shù)形狀系數(shù)fH

19、(L/l)接近于接近于1 1實(shí)際上實(shí)際上, ,取取L/L/l=2=2 b) b) 霍爾電極的大小對(duì)霍爾電動(dòng)勢(shì)輸出有影響霍爾電極的大小對(duì)霍爾電動(dòng)勢(shì)輸出有影響當(dāng)當(dāng)S/L0.1S/L0.1時(shí)時(shí), ,電極寬度的影響才可以忽略不記電極寬度的影響才可以忽略不記. .a)a)UH= fH( )RHIBdLlS/L0.1S/L0.1 當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為I I時(shí)，若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這時(shí)測(cè)得的為零，則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這時(shí)測(cè)得的空載（即開(kāi)路）霍爾電勢(shì)稱(chēng)為空載（即開(kāi)路）霍爾電勢(shì)稱(chēng)為不等位電勢(shì)不等

20、位電勢(shì)，如圖所示。，如圖所示。不等位電勢(shì)示意圖 B=0時(shí)時(shí)，UAB 0 ( (二）二） 不等位電勢(shì)和不等位電阻不等位電勢(shì)和不等位電阻 不等位電勢(shì)也可以用不等位電阻來(lái)表示：r0=U0/I產(chǎn)生不等位電勢(shì)的原因主要是：產(chǎn)生不等位電勢(shì)的原因主要是： 霍爾電極安裝位置不正確（不對(duì)稱(chēng)或不在同一等電位面霍爾電極安裝位置不正確（不對(duì)稱(chēng)或不在同一等電位面上）；上）； 半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻；均勻； 控制電極接觸不良造成控制電流不均勻分布等?？刂齐姌O接觸不良造成控制電流不均勻分布等。 （均是制造工藝造成的）（均是制造工藝造成的）不等位電

21、勢(shì)的補(bǔ)償不等位電勢(shì)的補(bǔ)償 由于不等位電勢(shì)與不等位電阻是一致的，因由于不等位電勢(shì)與不等位電阻是一致的，因此可以用分析其電阻的方法來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。此可以用分析其電阻的方法來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。 可以把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，用分析電橋平衡可以把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，用分析電橋平衡來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)。來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)。 霍爾元件的電橋等效電路霍爾元件的電橋等效電路ABCDIR1R2R3R4 補(bǔ)償原理補(bǔ)償原理： 將將R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4其視為其視為電橋的四個(gè)臂，即電橋不電橋的四個(gè)臂，即電橋不平衡，為使其平衡可在阻平衡，為使其平衡可在阻值較大的臂上并聯(lián)電阻，值較大的臂上并聯(lián)電阻，或在

22、兩個(gè)臂上同時(shí)并聯(lián)電或在兩個(gè)臂上同時(shí)并聯(lián)電阻。阻。 圖中圖中A A、B B為為控制電極控制電極，C C、D D為為霍爾電極霍爾電極，在極，在極間分布的電阻用間分布的電阻用R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4表示，理想情況是表示，理想情況是R R1 1R R2 2R R3 3R R4 4，即零位電勢(shì)為零（或零位電阻為，即零位電勢(shì)為零（或零位電阻為零）。但實(shí)際上存在著零位電勢(shì)，則說(shuō)明此四個(gè)電零）。但實(shí)際上存在著零位電勢(shì)，則說(shuō)明此四個(gè)電阻不等。阻不等。補(bǔ)償方法補(bǔ)償方法： 可根據(jù)可根據(jù)A A、 B B兩點(diǎn)電位的高低，判斷應(yīng)在某一橋臂上并聯(lián)兩點(diǎn)電位的高低，判斷應(yīng)在某一橋臂上并聯(lián)一定的電阻

23、，使電橋達(dá)到平衡，一定的電阻，使電橋達(dá)到平衡， 從而使不等位電勢(shì)為零。從而使不等位電勢(shì)為零。 幾種補(bǔ)償線路：幾種補(bǔ)償線路：如圖如圖7-137-13所示。圖（所示。圖（a a）為在一個(gè)）為在一個(gè)橋臂上橋臂上并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻，圖（，圖（b b）、（）、（c c）相當(dāng)于在等效電橋的兩）相當(dāng)于在等效電橋的兩個(gè)橋臂上同個(gè)橋臂上同時(shí)并聯(lián)電阻，時(shí)并聯(lián)電阻， 圖（圖（d d）用于交流供電的情況。）用于交流供電的情況。 （三）（三） 寄生直流電動(dòng)勢(shì)寄生直流電動(dòng)勢(shì)a a） 非歐姆接觸造成控制電流極和霍爾電動(dòng)非歐姆接觸造成控制電流極和霍爾電動(dòng)勢(shì)極上在通以交流控制電流時(shí)的整流效應(yīng)勢(shì)極上在通以交流控制電流時(shí)的整流效應(yīng)b

24、 b） 電動(dòng)勢(shì)極的的焊點(diǎn)不一致電動(dòng)勢(shì)極的的焊點(diǎn)不一致, ,兩焊點(diǎn)的熱容兩焊點(diǎn)的熱容量不一致產(chǎn)生溫差寄生直流電動(dòng)勢(shì)量不一致產(chǎn)生溫差寄生直流電動(dòng)勢(shì)（四）（四） 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 在交變磁場(chǎng)中工作時(shí)在交變磁場(chǎng)中工作時(shí), ,不加電流，在輸出回路中產(chǎn)不加電流，在輸出回路中產(chǎn)生附加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)生附加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), ,其大小正比于磁場(chǎng)變化的頻率和其大小正比于磁場(chǎng)變化的頻率和磁感應(yīng)強(qiáng)度的幅值磁感應(yīng)強(qiáng)度的幅值, ,并與霍爾電動(dòng)勢(shì)極引線構(gòu)成的感并與霍爾電動(dòng)勢(shì)極引線構(gòu)成的感應(yīng)面積成正比應(yīng)面積成正比a a在磁路氣隙中安在磁路氣隙中安置一輔助霍爾元件置一輔助霍爾元件( (特性相同特性相同) )b b合理布線，自身合理布

25、線，自身補(bǔ)償法補(bǔ)償法 霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，因此它們的許多參數(shù)都霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，因此它們的許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的載流子濃度、當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的載流子濃度、遷移率、電阻率及霍爾系數(shù)都將發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)遷移率、電阻率及霍爾系數(shù)都將發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。生溫度誤差。 （五）（五）. . 霍爾元件溫度補(bǔ)償霍爾元件溫度補(bǔ)償（1 1）選用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施外；選用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施外；（2 2）由）由U UH H= =K KH HIBIB可看出：可看出：采用恒流源供電，減小

26、由于輸入電阻隨溫度采用恒流源供電，減小由于輸入電阻隨溫度變化所引起的激勵(lì)電流變化所引起的激勵(lì)電流I I的變化的影響，的變化的影響，可以使霍爾電勢(shì)穩(wěn)定?？梢允够魻栯妱?shì)穩(wěn)定。為了減小霍爾元件的溫度誤差為了減小霍爾元件的溫度誤差： 霍爾元件的靈敏系數(shù)霍爾元件的靈敏系數(shù)K KH H也是溫度的函數(shù)，它隨溫度變化將也是溫度的函數(shù)，它隨溫度變化將引起霍爾電勢(shì)的變引起霍爾電勢(shì)的變化。大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)化。大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)是正值，是正值，霍爾元件的靈敏度系數(shù)與溫度的關(guān)系可寫(xiě)成霍爾元件的靈敏度系數(shù)與溫度的關(guān)系可寫(xiě)成 KH=KH0(1+T) 式中：式中： K KH0H0溫度溫度T T0 0時(shí)的時(shí)的K

27、KH H值；值；T T= =T-TT-T0 0溫度變化量；溫度變化量；霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)?；魻栯妱?shì)溫度系數(shù)。 抵消靈敏系數(shù)抵消靈敏系數(shù)K KH H溫度系數(shù)的影響的原理溫度系數(shù)的影響的原理霍爾電勢(shì)因靈敏系數(shù)霍爾電勢(shì)因靈敏系數(shù)K KH H隨溫度升高而增加隨溫度升高而增加 K KH0H0T T; ;如果同時(shí)讓激勵(lì)電流如果同時(shí)讓激勵(lì)電流I I H H相應(yīng)地減小相應(yīng)地減小，并能保持，并能保持K KH H I I H H 乘積不變乘積不變則霍爾電勢(shì)不變。則霍爾電勢(shì)不變。UH = KH I B圖就是一個(gè)既簡(jiǎn)單，補(bǔ)償效果又較好的補(bǔ)償電路。電路中圖就是一個(gè)既簡(jiǎn)單，補(bǔ)償效果又較好的補(bǔ)償電路。電路中I Is s為恒為

28、恒流源，流源，分流電阻分流電阻R Rp p與與霍爾元件的激勵(lì)電極（即輸入電阻）相并聯(lián)霍爾元件的激勵(lì)電極（即輸入電阻）相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻R Rp p自自動(dòng)地增大分流，減小了霍爾元件的激勵(lì)電流動(dòng)地增大分流，減小了霍爾元件的激勵(lì)電流I IH H，從而，從而抵消靈敏系抵消靈敏系數(shù)數(shù)K KH H隨溫度升高而增加帶來(lái)的影響隨溫度升高而增加帶來(lái)的影響。 恒流溫度補(bǔ)償電路補(bǔ)償電路：補(bǔ)償電路：出去活動(dòng)一下出去活動(dòng)一下霍爾傳感器的特點(diǎn)：霍爾傳感器的特點(diǎn)： 霍爾傳感器基于霍爾效應(yīng)將被測(cè)量轉(zhuǎn)換霍爾傳感器基于霍爾效應(yīng)將被測(cè)量轉(zhuǎn)

29、換成電動(dòng)勢(shì)輸出的一種傳感器。雖然其轉(zhuǎn)換效率成電動(dòng)勢(shì)輸出的一種傳感器。雖然其轉(zhuǎn)換效率低，溫度影響大，但簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)低，溫度影響大，但簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬（從直流到微波）、可靠性高、易于集成化寬（從直流到微波）、可靠性高、易于集成化，它特別適合于大電流、微小氣隙中的磁感應(yīng)它特別適合于大電流、微小氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度、高梯度磁場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量。此外，也可用強(qiáng)度、高梯度磁場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量。此外，也可用于位移、加速度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的測(cè)量以及自動(dòng)于位移、加速度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的測(cè)量以及自動(dòng)控制控制。四、霍爾傳感器的應(yīng)用四、霍爾傳感器的應(yīng)用 霍爾元件可以測(cè)量磁物理量及電量、還可以通霍爾元件可以測(cè)量磁物理量及電

30、量、還可以通 過(guò)轉(zhuǎn)換測(cè)量其它非電量。過(guò)轉(zhuǎn)換測(cè)量其它非電量。 由于霍爾元件的輸出量是比例于兩個(gè)輸入量的由于霍爾元件的輸出量是比例于兩個(gè)輸入量的 乘積，因此可以方便而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算，可乘積，因此可以方便而準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算，可構(gòu)成各種非線性運(yùn)算部件。構(gòu)成各種非線性運(yùn)算部件。 霍爾元件工作從直流到數(shù)百千赫茲的頻率范圍霍爾元件工作從直流到數(shù)百千赫茲的頻率范圍 內(nèi)。內(nèi)。 霍爾元件在工程技術(shù)上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，具體霍爾元件在工程技術(shù)上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，具體產(chǎn)品有高斯計(jì)、霍爾羅盤(pán)、大電流計(jì)、功率計(jì)、位產(chǎn)品有高斯計(jì)、霍爾羅盤(pán)、大電流計(jì)、功率計(jì)、位移傳感器、乘法器、調(diào)制器等。移傳感器、乘法器、調(diào)制器等?；魻栟D(zhuǎn)速

31、表霍爾轉(zhuǎn)速表 在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤(pán)，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤(pán)。齒盤(pán)的轉(zhuǎn)一個(gè)齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤(pán)。齒盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。S SN N線性霍爾線性霍爾磁鐵磁鐵霍爾轉(zhuǎn)速表原理霍爾轉(zhuǎn)速表原理 當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線集中穿過(guò)霍爾當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線集中穿過(guò)霍爾元件，可產(chǎn)生

32、較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，輸出為低電平。元件時(shí)，輸出為低電平?；魻柛咚褂?jì)（特斯拉計(jì)）的使用霍爾高斯計(jì)（特斯拉計(jì)）的使用 霍爾元件霍爾元件磁鐵磁鐵霍爾式接近開(kāi)關(guān)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量演示霍爾式接近開(kāi)關(guān)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量演示軟鐵分流翼片 開(kāi)關(guān)型霍爾開(kāi)關(guān)型霍爾ICIC 霍爾元件在測(cè)試技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息處理等霍爾元件在測(cè)試技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息處理等方面有著廣泛的應(yīng)用。方面有著廣泛的應(yīng)用。 線性型集成電路是將霍爾元件和恒流源、線性差動(dòng)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

33、做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接放大器等做在一個(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使用霍爾元件方便得多。較典型的線性型霍爾器件如UGN3501UGN3501等。等。 線性型三端霍爾集成電路線性型三端霍爾集成電路1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 NS霍爾元件霍爾元件（轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角）VH02NS霍爾元件霍爾元件（轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角）VH0永磁體裝在軸端的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法永磁體裝在軸端的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法永磁體裝在軸側(cè)的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法永磁體裝在軸側(cè)的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法工作原理及用途：工作原理及用途： 被測(cè)體上貼一磁鋼，非接觸式測(cè)量，高可靠被測(cè)體上貼一磁鋼，非接觸式測(cè)量，高可靠，適用于低轉(zhuǎn)速

34、，體積小、安裝方便，對(duì)環(huán)境無(wú)，適用于低轉(zhuǎn)速，體積小、安裝方便，對(duì)環(huán)境無(wú)要求，適合各種惡劣環(huán)境、污濁環(huán)境、功耗低，要求，適合各種惡劣環(huán)境、污濁環(huán)境、功耗低，適宜長(zhǎng)期工作。適宜長(zhǎng)期工作?；魻柺睫D(zhuǎn)速計(jì)霍爾式轉(zhuǎn)速計(jì)2、利用霍爾線性集成傳感器進(jìn)行磁法覆蓋利用霍爾線性集成傳感器進(jìn)行磁法覆蓋 層厚度測(cè)量層厚度測(cè)量 磁法覆蓋厚度測(cè)量是指對(duì)鐵磁性物質(zhì)表面非磁法覆蓋厚度測(cè)量是指對(duì)鐵磁性物質(zhì)表面非磁性涂層的厚度測(cè)量磁性涂層的厚度測(cè)量。 例如對(duì)鋼鐵表面的鍍膜、油漆、塑料、例如對(duì)鋼鐵表面的鍍膜、油漆、塑料、搪瓷等覆蓋層的厚度等便可使用磁法厚度測(cè)量的搪瓷等覆蓋層的厚度等便可使用磁法厚度測(cè)量的方法。方法。U型鐵心型鐵心永磁

35、體永磁體鐵磁基體鐵磁基體磁回路磁回路SL3501M覆蓋層覆蓋層 測(cè)量時(shí)將測(cè)量時(shí)將U U形鐵芯的兩極放到被測(cè)物體表面上，這時(shí)永磁形鐵芯的兩極放到被測(cè)物體表面上，這時(shí)永磁體產(chǎn)生的磁通便通過(guò)體產(chǎn)生的磁通便通過(guò)U U形鐵芯和被測(cè)物體構(gòu)成磁回路。當(dāng)被測(cè)形鐵芯和被測(cè)物體構(gòu)成磁回路。當(dāng)被測(cè)物體表面覆蓋層厚度不同時(shí)，磁回路的磁阻和磁通量將會(huì)發(fā)生物體表面覆蓋層厚度不同時(shí)，磁回路的磁阻和磁通量將會(huì)發(fā)生變化，磁回路中的霍爾集成傳感器將會(huì)檢測(cè)出磁場(chǎng)強(qiáng)度的不同，變化，磁回路中的霍爾集成傳感器將會(huì)檢測(cè)出磁場(chǎng)強(qiáng)度的不同，從而使霍爾集成傳感器產(chǎn)生的輸出電壓隨覆蓋層厚度的不同而從而使霍爾集成傳感器產(chǎn)生的輸出電壓隨覆蓋層厚度的不

36、同而變化，完成覆蓋層非電量到電量的轉(zhuǎn)換。變化，完成覆蓋層非電量到電量的轉(zhuǎn)換。 將將U U型硅鋼片型硅鋼片鐵芯中間斷開(kāi)，然鐵芯中間斷開(kāi)，然后將后將SL3501MSL3501M霍爾霍爾線性集成傳感器和線性集成傳感器和一片釹鐵硼永磁體一片釹鐵硼永磁體夾在中間，用夾在中間，用502502膠粘牢。膠粘牢。3 3、霍爾元件在電流測(cè)量上的應(yīng)用、霍爾元件在電流測(cè)量上的應(yīng)用 用霍爾元件測(cè)量電流，都是通過(guò)霍爾元件檢測(cè)通用霍爾元件測(cè)量電流，都是通過(guò)霍爾元件檢測(cè)通電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 在現(xiàn)代工程技術(shù)中，往往要測(cè)量在現(xiàn)代工程技術(shù)中，往往要測(cè)量，有時(shí)直流電流值高達(dá)有時(shí)直流電流值高達(dá)10KA

37、10KA以上。過(guò)去，多采用電阻以上。過(guò)去，多采用電阻器分流的方法來(lái)測(cè)量這樣大的電流。這種方法有許器分流的方法來(lái)測(cè)量這樣大的電流。這種方法有許多缺點(diǎn)，如分流器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、耗電、耗銅等。多缺點(diǎn)，如分流器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重、耗電、耗銅等。利用霍爾效應(yīng)原理測(cè)量大電流可以克服上述的一些利用霍爾效應(yīng)原理測(cè)量大電流可以克服上述的一些缺點(diǎn)?；魻栃?yīng)大電流計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、準(zhǔn)確缺點(diǎn)?；魻栃?yīng)大電流計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、準(zhǔn)確度高，在很大程度上與頻率無(wú)關(guān)，便于遠(yuǎn)距離測(cè)量，度高，在很大程度上與頻率無(wú)關(guān)，便于遠(yuǎn)距離測(cè)量，測(cè)量時(shí)不需要斷開(kāi)回路。測(cè)量時(shí)不需要斷開(kāi)回路。 （1 1）導(dǎo)線旁測(cè)法）導(dǎo)線旁測(cè)法 這種方法是一種最簡(jiǎn)單

38、這種方法是一種最簡(jiǎn)單的方法，將霍爾元件放在的方法，將霍爾元件放在通電導(dǎo)線的附近，給霍爾通電導(dǎo)線的附近，給霍爾元件通以恒定電流，用霍元件通以恒定電流，用霍爾元件測(cè)量被測(cè)電流產(chǎn)生爾元件測(cè)量被測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，就可以從元件輸?shù)拇艌?chǎng)，就可以從元件輸出的霍爾電壓中確定被測(cè)出的霍爾電壓中確定被測(cè)電流值。電流值。 這種方法雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)這種方法雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但測(cè)量精度較差，受單，但測(cè)量精度較差，受外界干擾也大，只適用一外界干擾也大，只適用一些不重要的場(chǎng)合。些不重要的場(chǎng)合。BICI通電電流通電電流VH 當(dāng)導(dǎo)線中有電流流通時(shí)，當(dāng)導(dǎo)線中有電流流通時(shí)，導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，使導(dǎo)磁導(dǎo)線周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，使導(dǎo)磁體鐵芯磁化成暫時(shí)性磁

39、鐵，體鐵芯磁化成暫時(shí)性磁鐵，在環(huán)形氣隙中就會(huì)形成一個(gè)在環(huán)形氣隙中就會(huì)形成一個(gè)磁場(chǎng)，導(dǎo)體中的電流越大，磁場(chǎng)，導(dǎo)體中的電流越大，氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越大，氣隙處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越大，霍爾元器件輸出的霍爾電壓霍爾元器件輸出的霍爾電壓V VH H就越大?？梢酝ㄟ^(guò)霍爾電就越大?？梢酝ㄟ^(guò)霍爾電壓檢測(cè)到導(dǎo)線中的電流。這壓檢測(cè)到導(dǎo)線中的電流。這種方法可以提高電流測(cè)量的種方法可以提高電流測(cè)量的精度。精度。導(dǎo)磁鐵心導(dǎo)磁鐵心霍爾元器件霍爾元器件通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線I（2 2）導(dǎo)線貫串磁芯法）導(dǎo)線貫串磁芯法 如果用鐵磁材料做成磁導(dǎo)體的鐵芯，使被測(cè)通電導(dǎo)線貫串如果用鐵磁材料做成磁導(dǎo)體的鐵芯，使被測(cè)通電導(dǎo)線貫串它的中央，將霍爾

40、元件或霍爾集成傳感器放在磁導(dǎo)體的氣隙中，它的中央，將霍爾元件或霍爾集成傳感器放在磁導(dǎo)體的氣隙中，這樣，可以通過(guò)環(huán)形鐵芯集中磁力線，如下圖所示。這樣，可以通過(guò)環(huán)形鐵芯集中磁力線，如下圖所示。測(cè)量原理測(cè)量原理 在實(shí)際應(yīng)用中，為了測(cè)量的方便，還可以把導(dǎo)磁鐵芯在實(shí)際應(yīng)用中，為了測(cè)量的方便，還可以把導(dǎo)磁鐵芯做成鉗式形狀，或非閉合磁路的形狀，如下圖所示。做成鉗式形狀，或非閉合磁路的形狀，如下圖所示。I霍爾元器件霍爾元器件通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線導(dǎo)磁鐵心導(dǎo)磁鐵心霍爾元器件霍爾元器件通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線導(dǎo)磁鐵心導(dǎo)磁鐵心I鉗式鉗式非閉合磁路式非閉合磁路式數(shù)字鉗型表數(shù)字鉗型表用途：用途： 主要用于大電流測(cè)量，可用于機(jī)械加工車(chē)

41、主要用于大電流測(cè)量，可用于機(jī)械加工車(chē)間，工廠，及各種耗電量較大的任何場(chǎng)合。間，工廠，及各種耗電量較大的任何場(chǎng)合。 （3 3）磁芯繞線法）磁芯繞線法 這種方法如下圖所示。它由標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形導(dǎo)磁鐵芯和這種方法如下圖所示。它由標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形導(dǎo)磁鐵芯和SL3501MSL3501M霍爾線性集成傳感器組合而成?；魻柧€性集成傳感器組合而成。SL3501M通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線導(dǎo)磁鐵心導(dǎo)磁鐵心I 被測(cè)通電導(dǎo)線繞在導(dǎo)磁被測(cè)通電導(dǎo)線繞在導(dǎo)磁鐵芯上，每鐵芯上，每1 1安安1 1匝在氣隙處匝在氣隙處可產(chǎn)生可產(chǎn)生0. 0056T0. 0056T的磁感應(yīng)強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。若測(cè)量范圍是度。若測(cè)量范圍是0-20A0-20A時(shí)，時(shí)，則導(dǎo)線繞制則導(dǎo)

42、線繞制9 9匝便可產(chǎn)生約匝便可產(chǎn)生約0. 0. 1 T1 T的磁感應(yīng)強(qiáng)度，的磁感應(yīng)強(qiáng)度，SL3501MSL3501M會(huì)有會(huì)有1. 4V1. 4V的電壓輸出。的電壓輸出。開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路 開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、開(kāi)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、放大器、施密特觸發(fā)器、OCOC門(mén)（集電極開(kāi)路輸出門(mén)）門(mén)（集電極開(kāi)路輸出門(mén)）等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)等電路做在同一個(gè)芯片上。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，定的工作點(diǎn)時(shí)，OCOC門(mén)由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出門(mén)由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖剑划?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放

43、點(diǎn)時(shí)，變?yōu)榈碗娖?；?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OCOC門(mén)門(mén)重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開(kāi)關(guān)型霍重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。較典型的開(kāi)關(guān)型霍爾器件爾器件如如UGN3020UGN3020等。等。開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路霍爾式接近開(kāi)關(guān)霍爾式接近開(kāi)關(guān) 當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，霍爾式接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作?；魻柦咏_(kāi)關(guān)一般還配一霍爾式接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作?；魻柦咏_(kāi)關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。塊釹鐵硼磁鐵?；魻栯娏鱾鞲衅骰魻栯娏鱾鞲衅?將被測(cè)電流的導(dǎo)線穿將被測(cè)電流的導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器的檢過(guò)霍爾電流傳感器的檢測(cè)孔。當(dāng)有電流通過(guò)導(dǎo)