檢測(cè)與重點(diǎn)技術(shù)論文霍爾傳感器

1、姓名：* 班級(jí)：*級(jí)自動(dòng)化*班一、概述1897年，美國物理學(xué)家霍爾（E.H.Hall）通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn);如 果讓一恒定電流通過過一金屬薄片，并將金屬薄片置于強(qiáng)磁場(chǎng)中再金 屬薄片日勺兩端將產(chǎn)生與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比日勺電動(dòng)勢(shì)?；魻杺鞲衅魇沁\(yùn)用半導(dǎo)體霍爾元件日勺霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換日勺 一種傳感器。用它檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在多種與磁場(chǎng)有關(guān)日勺場(chǎng)合中 應(yīng)用?；魻杺鞲衅骰诨魻栐丈谆魻栃?yīng)為工作原理，是由霍爾元 件及其所附屬日勺電路構(gòu)成日勺集成傳感器。由于霍爾元件對(duì)磁場(chǎng)敏感， 且具有構(gòu)造簡(jiǎn)樸、頻率響應(yīng)寬（從直流到微波）動(dòng)態(tài)范疇大、壽命長(zhǎng)、 無接觸等長(zhǎng)處，因此在測(cè)量技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)和信息解決方面得到了 廣

2、泛日勺應(yīng)用。隨著霍爾傳感器日勺進(jìn)一步應(yīng)用，關(guān)懷它日勺人也越來越多， 我將在這簡(jiǎn)介霍爾傳感器日勺原理及應(yīng)用。二、霍爾傳感器的基本原理2.1霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)：在半導(dǎo)體薄片兩端通一控制電流I,并在薄片日勺垂直 方向視角磁感應(yīng)強(qiáng)度為B日勺勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)日勺方 向，將產(chǎn)生電勢(shì)差為日勺霍爾電壓。這種現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)。2.2霍爾傳感器的工作原理及霍爾元件將半導(dǎo)體薄片放在磁場(chǎng)中，B沿Z軸正方向。當(dāng)流Is沿X軸方IsZ2-1霍爾傳感器工作原理即：qIsZ2-1霍爾傳感器工作原理即：qvB = qEHE = Bv向，薄片中日勺載流子定向移動(dòng)，若載流子是電子（-q）則電子在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力七而向下移動(dòng)

3、，這樣半導(dǎo)體薄片上、下底面積存有正負(fù)荷， 從而建立一電場(chǎng)eh。這樣載流子又 受到電場(chǎng)力fe日勺作用，方向向上。達(dá)到平衡時(shí)，如圖2-1 fe=fb （ eh為霍爾電場(chǎng)）上下底面日勺電位差七（霍爾電位差）：VH = EH b = BVb = O （1）同樣，若載流子是空穴（+q），則:V 同樣，若載流子是空穴（+q），則:V =- Bvb = VHAA若載流子濃度為n，試樣厚度為d，則了 dQI = d = -nev(bd)(2)V =- IsB = K I BK =-（2）代入（1）中得，H ne d H s ，其中： H ned，（2）代入（1）中得，Kh稱為霍耳敏捷度，對(duì)一定日勺霍耳元件是一

4、種常數(shù)。它日勺大小與材 料日勺性質(zhì)以及元件日勺尺寸有關(guān)，它表達(dá)霍耳元件在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和 單位控制電流強(qiáng)度下日勺霍耳電壓日勺大小。運(yùn)用霍爾效應(yīng)原理工作日勺半導(dǎo)體器件稱霍爾元件。材料日勺電阻率和電子遷移率月越大，霍爾系數(shù)&點(diǎn)越大，輸出日勺越大， 為了提高霍爾敏捷度，規(guī)定材料日勺霍爾系數(shù)火點(diǎn)盡量日勺大。元件日勺厚 度越小，尺頁越大U百也越大，因此霍爾元件日勺厚度要小，但 以 小會(huì)使元件日勺輸入、輸出電阻增長(zhǎng)?；魻栐Ｓ萌丈装雽?dǎo)體材料有N型硅（Si ）、N型鍺（Ge）、 銻化銦（InSb）、砷化銦（InAs）、砷化鎵（GaAs ）。元件材 料日勺化學(xué)成分、構(gòu)造、電極接點(diǎn)日勺大小等因素對(duì)霍爾電動(dòng)勢(shì)均

5、有很大 日勺影響。例如：鍺材料元件日勺溫度性能和線性度都比較好，但輸出電 動(dòng)勢(shì)較小；銻化銦日勺輸出電動(dòng)勢(shì)較大，但易受溫度影響，等等。元件 日勺幾何尺寸對(duì)傳感器日勺敏捷度影響也很大。此外按抱負(fù)元件日勺規(guī)定， 控制電流端日勺電極應(yīng)是良好日勺面接觸，而霍爾電極是點(diǎn)接觸。這就規(guī) 定按照傳感器日勺具體用途來選用元件日勺材料，如當(dāng)需要日勺輸出電動(dòng)勢(shì) 較大時(shí)，可選銻化銦，但它受溫度影響較大；如果需要克服溫度日勺影 響，就選擇砷化銦，或者選鍺材料日勺霍爾元件。再如其敏捷度與厚度 成反比，長(zhǎng)與寬日勺比也是對(duì)輸出電動(dòng)勢(shì)很有影響日勺參數(shù)，原則上說霍 爾元件應(yīng)越薄越好、長(zhǎng)寬比越大越好。用銻化銦半導(dǎo)體制成日勺霍爾元 件敏捷度最高，但受溫度日勺影響較大。用鍺半導(dǎo)體制成日勺霍爾元件， 雖然敏捷度較低，但它日勺溫度特性及線性度較好。目前使用銻化銦霍 爾元件日勺場(chǎng)合較多?；魻栐丈淄庑稳鐖D所示，它是由霍爾片、4根引線和殼體構(gòu)成。 霍爾片是一塊矩形半導(dǎo)體單晶薄片（一般為），在它日勺長(zhǎng)度方向兩端 面上焊有a、b兩根引線，稱為控制電流端引線，一般用紅色導(dǎo)線。 其焊接處稱為控制