文档介绍：第6章霍耳传感器及其它磁传感器
霍耳传感器工作原理
霍耳传感器
其它磁传感器
霍耳传感器及其它磁传感器应用实例
实训
霍耳传感器工作原理
霍耳传感器工作原理
在置于磁场中的导体或半导体内通入电流,若电流与磁场垂直,则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差,这种现象称为霍耳效应。
如图6-1所示,长、寛、高分别为L、W、H的N型半导体薄片的相对两侧a、b通以控制电流,在薄片垂直方向加以磁场B。
在图示方向磁场的作用下,电子将受到一个由c側指向d側方向力的作用,这个力就是洛仑兹力,大小为:
图 6-1 霍耳效应与霍耳元件
(a)霍耳效应(b)霍耳元件结构(c)图形符号(d)外形
FL = qvB
c、d两端面因电荷积累而建立了一个电场EH ,称为霍尔电场。该电场对电子的作用力与洛仑兹力的方向相反,即阻止电荷的继续积累。当电场力与洛仑兹力相等时,达到动态平衡。这时有:
qEH = qvB
霍耳电场的强度为:
EH = vB
在c与d两側面间建立的电势差称为霍耳电压:
UH = EHW或 UH = vBW
当材料中的电子浓度为n时,
,
电子速度为:
得:
设:
得霍耳电压:
设:
得:
式中RH为霍耳系数,它反映材料霍耳效应的强弱;
KH为霍耳灵敏度,它表示一个霍耳元件在单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍耳电压的大小。
可以看出:
(1)霍耳电压UH大小与材料的性质有关。
(2)霍耳电压UH大小与元件的尺寸有关。
(3)霍耳电压UH大小与控制电流及磁场强度有关。
霍耳元件的主要技术参数
利用霍耳效应制成的磁电转换元件称为霍耳元件也叫霍耳传感器。
霍耳元件由霍耳片、引线和壳体组成, 如图6-1-1 (a)所示。
霍耳片是矩形半导体单晶薄片, 引出四个引线。1、1′两根引线加激励电流,称为激励电极;2、2′引线为霍耳电压输出引线,称为霍耳电极。
霍耳元件壳体由非导磁金属、陶瓷或环氧树脂封装而成。
图6-1-1 霍耳元件
在电路中霍耳元件可用两种符号表示,如图6-1-1(b)所示。
霍耳元件主要技术参数为:
;
;
,即未加磁场时的输出电压,一般小于1mV;
;
。