N-52 霍爾傳感器 (2)課件

5.2霍爾傳感器5.2.1霍爾傳感器工作原理5.2.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路5.2.3霍爾元件的主要特性參數(shù)5.2.4霍爾元件誤差及補(bǔ)償5.2.5霍爾式傳感器的應(yīng)用5.2.1霍爾傳感器工作原理

在金屬或半導(dǎo)體薄片的兩端通過(guò)控制電流，并在薄片的垂直方向上施加磁場(chǎng)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（霍爾電勢(shì)），這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。

霍爾效應(yīng)原理——霍爾常數(shù)

霍爾常數(shù)霍爾常數(shù)大小取決于導(dǎo)體的載流子密度：金屬的自由電子密度太大，因而霍爾常數(shù)小，霍爾電勢(shì)也小，所以金屬材料不宜制作霍爾元件?；魻栯妱?shì)與導(dǎo)體厚度d成反比：為了提高霍爾電勢(shì)值，霍爾元件制成薄片形狀?；魻栐`敏度（靈敏系數(shù)）半導(dǎo)體中電子遷移率（電子定向運(yùn)動(dòng)平均速度）比空穴遷移率高，因此N型半導(dǎo)體較適合于制造靈敏度高的霍爾元件，5.2霍爾傳感器5.2.1霍爾傳感器工作原理5.2.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路5.2.3霍爾元件的主要特性參數(shù)5.2.4霍爾元件誤差及補(bǔ)償5.2.5霍爾式傳感器的應(yīng)用5.2.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路霍爾元件5.2.3霍爾元件的主要特性參數(shù)：(1)輸入電阻和輸出電阻

輸入電阻：控制電極間的電阻

輸出電阻：霍爾電極之間的電阻(2)額定控制電流和最大允許控制電流

額定控制電流：當(dāng)霍爾元件有控制電流使其本身在空氣中產(chǎn)生10℃溫升時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制電流值

最大允許控制電流：以元件允許的最大溫升為限制所對(duì)應(yīng)的控制電流值(3)不等位電勢(shì)Uo和不等位電阻ro

不等位電勢(shì)：當(dāng)霍爾元件的控制電流為額定值時(shí)，若元件所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)。r

0稱(chēng)不等位電阻

(4)寄生直流電勢(shì)霍爾元件零位誤差的一部分當(dāng)沒(méi)有外加磁場(chǎng)，霍爾元件用交流控制電流時(shí)，霍爾電極的輸出有一個(gè)直流電勢(shì)控制電極和霍爾電極與基片的連接是非完全歐姆接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生整流效應(yīng)。兩個(gè)霍爾電極焊點(diǎn)的不一致，引起兩電極溫度不同產(chǎn)生溫差電勢(shì)(5)霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)在一定磁感應(yīng)強(qiáng)度和控制電流下，溫度每變化1oC時(shí)，霍爾電勢(shì)變化的百分率5.3.4霍爾元件誤差及補(bǔ)償1.不等位電勢(shì)誤差的補(bǔ)償2.溫度誤差及其補(bǔ)償1.不等位電勢(shì)誤差的補(bǔ)償可以把霍爾元件視為一個(gè)四臂電阻電橋，不等位電勢(shì)就相當(dāng)于電橋的初始不平衡輸出電壓。不等位電勢(shì)的補(bǔ)償電路不對(duì)稱(chēng)電路簡(jiǎn)單，而對(duì)稱(chēng)補(bǔ)償?shù)臏囟确€(wěn)定性要好些減小霍爾元件的溫度誤差選用溫度系數(shù)小的元件采用恒溫措施采用恒流源供電恒流源溫度補(bǔ)償霍爾元件的靈敏系數(shù)也是溫度的函數(shù)，它隨溫度的變化引起霍爾電勢(shì)的變化，霍爾元件的靈敏系數(shù)與溫度的關(guān)系大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)α是正值時(shí)，它們的霍爾電勢(shì)隨溫度的升高而增加（1+α△t）倍。同時(shí)，讓控制電流I相應(yīng)地減小，能保持KHI不變就抵消了靈敏系數(shù)值增加的影響恒流源溫度補(bǔ)償電路當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻自動(dòng)地加強(qiáng)分流，減少了霍爾元件的控制電流

為使霍爾電勢(shì)不變，補(bǔ)償電路必須滿足:

升溫前、后的霍爾電勢(shì)不變，經(jīng)整理，忽略高次項(xiàng)后得用上式即可計(jì)算出分流電阻及所需的溫度系數(shù)值5.2霍爾傳感器5.2.1霍爾傳感器工作原理5.2.2霍爾元件的結(jié)構(gòu)和基本電路5.2.3霍爾元件的主要特性參數(shù)5.2.4霍爾元件誤差及補(bǔ)償5.2.5霍爾式傳感器的應(yīng)用5.2.5霍爾式傳感器的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn):

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，頻帶寬，動(dòng)態(tài)特性好和壽命長(zhǎng)應(yīng)用：電磁測(cè)量：測(cè)量恒定的或交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度、有功功率、無(wú)功功率、相位、電能