霍尔式感器演讲123资料.pptx
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1、霍尔传感器介绍霍尔传感器介绍组员:朱友润、李海涛、刘跃、组员:朱友润、李海涛、刘跃、李新月、马彪李新月、马彪演讲人:马彪演讲人:马彪霍尔效应霍尔效应n 当磁场垂直于薄片时,电子受到洛仑兹当磁场垂直于薄片时,电子受到洛仑兹力的作用,力的作用,向内侧偏移,在半导体薄片向内侧偏移,在半导体薄片c、d方向的端面之间建立起霍尔电势。方向的端面之间建立起霍尔电势。2024/6/17 周一3霍尔传感器霍尔传感器n霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。n1879年美国物理学家霍尔首先在金属材料中年美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应,但由于金属材料的霍尔效应发现
2、了霍尔效应,但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。太弱而没有得到应用。n随着半导体技术的发展,开始用半导体材料制随着半导体技术的发展,开始用半导体材料制成霍尔元件,由于它的霍尔效应显著而得到应成霍尔元件,由于它的霍尔效应显著而得到应用和发展。用和发展。n霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、霍尔传感器广泛用于电磁测量、压力、加速度、振动等方面的测量。振动等方面的测量。2024/6/17 周一4霍尔效应及霍尔元件霍尔效应及霍尔元件n金属或半导体薄片置于磁感应强度金属或半导体薄片置于磁感应强度B的磁的磁场(磁场方向垂直与薄片)中,当有电场(磁场方向垂直与薄片)中,当有电流流I通过时,在垂
3、直于电流和磁场的方向通过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势上将产生电动势UH,这种物理现象称为,这种物理现象称为霍尔效应。该电势霍尔效应。该电势UH 称霍尔电势。称霍尔电势。霍霍 尔尔 效效 应应 2024/6/17 周一5霍尔效应原理霍尔效应原理n一块长为一块长为L、宽为、宽为W、厚为、厚为d的的N型半导型半导体薄片,位于磁感应强度为体薄片,位于磁感应强度为B的磁场中,的磁场中,B垂直于垂直于L-W平面,沿平面,沿L通电流通电流I,N型半型半导体的载流体导体的载流体-电子将受到电子将受到B产生的洛仑产生的洛仑兹力兹力FB的作用的作用 2024/6/17 周一6常用的霍尔元件材料常用的
4、霍尔元件材料 n锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料。其中其中N型锗容易加工制造,其霍尔系数、型锗容易加工制造,其霍尔系数、温度性能和线性度都较好。温度性能和线性度都较好。N型硅的线性型硅的线性度最好,其霍尔系数、温度性能同度最好,其霍尔系数、温度性能同N型锗型锗相近。锑化铟对温度最敏感,尤其在低相近。锑化铟对温度最敏感,尤其在低温范围内温度系数大,但在室温时其霍温范围内温度系数大,但在室温时其霍尔系数较大。砷化铟的霍尔系数较小,尔系数较大。砷化铟的霍尔系数较小,温度系数也较小,输出特性线性度好。温度系数也较小,输出特性线性度好。2024/6/17 周一7常用
5、国产霍尔元件的技术参数常用国产霍尔元件的技术参数 参参 数数 名名 称称符号符号单位单位HZ-1型型HZ-2型型HZ-3型型HZ-4型型HT-1型型HT-2型型HS-1型型材料(材料(N)型)型Ge(111)Ge(111)Ge(111)Ge(100)InSbInSbInAS电阻率电阻率 cm0.81.20.81.20.81.20.40.50.0030.010.0030.050.01几何尺寸几何尺寸Lbdmm3840.2420.2840.2840.2630.2840.2840.2输入电阻输入电阻Ri 11020%11020%11020%4520%0.820%0.820%1.220%输出电阻输出电
6、阻Ru 10020%10020%10020%4020%0.520%0.520%120%灵敏度灵敏度KHmV/(mAT)12121241.820%1.820%120%不等位电阻不等位电阻ro 0.070.050.070.020.0050.0050.0032024/6/17 周一8 霍尔元件基本结构霍尔元件基本结构 n霍尔片、引线和壳体组成霍尔片、引线和壳体组成 霍尔元件的结构霍尔元件的结构2024/6/17 周一9 霍尔元件主要参数及其误差霍尔元件主要参数及其误差 n(1)乘积灵敏度)乘积灵敏度KHn(2)额定控制电流)额定控制电流Icmn(3)磁灵敏度)磁灵敏度KBn(4)输入电阻)输入电阻R
7、i、输出电阻、输出电阻R。n(5)不等位电势)不等位电势Uo和不等位电阻和不等位电阻Ron(6)寄生直流电势)寄生直流电势UODn(7)霍尔电势温度系数)霍尔电势温度系数n(8)工作温度范围)工作温度范围主要特性参数主要特性参数2024/6/17 周一10霍尔元件的误差及补偿霍尔元件的误差及补偿 n(1)不等位电势的补偿)不等位电势的补偿n不等位电势的大小和极性与控制电流的不等位电势的大小和极性与控制电流的大小和方向有关大小和方向有关 n不等位电势的大小和相位随交流控制电不等位电势的大小和相位随交流控制电流而变流而变 n不等位电势与控制电流之间并非线性关不等位电势与控制电流之间并非线性关系,而
8、且系,而且U 0还随温度而变还随温度而变 2024/6/17 周一11 合理选择负载电阻合理选择负载电阻n霍尔电势的负载通常是放大器、显示器霍尔电势的负载通常是放大器、显示器或记录仪的输入电阻,其值一定,可用或记录仪的输入电阻,其值一定,可用串、并联电阻的方法使输出负载电压不串、并联电阻的方法使输出负载电压不变,但此时,灵敏度将相应有所降低。变,但此时,灵敏度将相应有所降低。2024/6/17 周一12霍尔传感器实用电路霍尔传感器实用电路n将霍尔元件、放大器、施密特触发器以及输出将霍尔元件、放大器、施密特触发器以及输出电路等集成在一块芯片上,为用户提供了一种电路等集成在一块芯片上,为用户提供了
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