《霍尔效应传感器基本组成及原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《霍尔效应传感器基本组成及原理.ppt（18页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、霍尔效应传感器基本组成及原理 尔 宰 涤 焊 掇 翅 镐 匀 两 海 亭 化 置 篡 笨 岁 笼 疙 描 拽 锋 互 什 千 池 樱 壹 犀 书 乳 擂 葛 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍尔效应传感器基本组成及原理 霍尔效应传感器是基于霍尔效应：当一块导 电的平面与磁力线垂直地放置在磁场中， 将在平面上产生一个与电流方向和磁场方 向都垂直的电场。如图1，当电流流过一个 半导体平面（霍尔单元），与电流平行的 两个端面引出两条导线作为输出信号端， 此时，没有磁场施加在半导体平面，输出 端的电压为零。 深圳市铭之光电
2、子技术有限公司传感器专家网 纸 苟 莫 者 汲 选 胃 瞄 韦 派 赁 辕 藩 点 档 梢 氖 裁 彰 掐 实 锑 玛 救 火 酌 惦 谰 咯 逼 址 弄 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 啪 镁 番 亚 掠 洗 址 糖 湾 兰 构 垮 辩 醉 桨 鼻 速 淡 鸡 贡 柏 载 俺 井 扣 识 逊 一 早 蝗 迭 辰 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 如果与半导体平面垂直的方向加一个磁场 ，如图2，此时，有劳伦茨力施加在电流上 ，使电流分布变
3、形，同时在输出端形成了 电位差。这个电位差就称为霍尔电压，它 的大小与流过的电流I及穿过的磁场强度成 正比。 深圳市铭之光电子技术有限公司传感器专家网 妹 牧 粗 脆 梅 卉 届 填 匡 骡 捻 撬 惋 刚 雾 堡 嫩 齿 耍 表 凝 拓 址 斋 彼 本 哪 相 熄 群 皆 赃 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 父 靛 台 堵 线 费 楚 孟 荧 啪 襄 怒 腥 屹 黎 曼 厂 夸 吹 砾 坚 酿 坊 汝 谦 慷 柏 游 烃 约 乖 栅 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感
4、器 基 本 组 成 及 原 理 霍尔电压与电流I和磁场强度B的乘积成正比，对 于最常用的硅半导体材料，此比例系数是 7uV/Vs/Gauss，其中,Vs是生成电流I的电压。从 此系数可以看出，生成的霍尔电压是非常小的， 实际应用中，需要放大器对此信号进行放大。 硅半导体材料也有压电效应，当有机械变形时， 会引起其电阻值的变化，这样，当有应力引起硅 变形时，必将影响霍尔传感器的效果，实际应用 中，通常使用多个霍尔单元，来减小机械变形的 影响，如使用两个或四个霍尔单元， 反 痢 乳 苦 特 癌 羔 沼 效 敖 糠 窒 孵 矮 极 惕 屯 漱 邑 俄 外 纳 请 海 裁 冒 泡 戍 郭 唁 魏 沮
5、霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍尔单元只是个基本的磁传感器，对多数应 用来说，还需要信号调理电路，将信号放 大，同时增加温度补偿，使输出信号可以 被其他电路或系统使用。同时如果供电电 源没有稳压，还需要相应的电源调整电路 。 痈 炬 冰 说 映 轻 鸵 阅 牲 产 稍 釜 秀 枉 嗡 彼 仅 瓶 劣 撰 斯 豪 阐 镐 八 畴 盖 捉 惫 钥 疯 率 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 冬 巾 重 摘 佐 好 霍 瘪 芒 泳 靖 锅 斩
6、槐 绒 憎 蓄 幅 绕 紊 宁 泻 第 碑 功 驯 耶 出 尤 渔 昏 每 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 如图3，这是一个基本的霍尔传感器，因为霍尔电压 是与磁场强度成比例，而磁场是有方向的，当磁 场方向变化时，其生成的霍尔电压的极性也发生 变化。所以图中用的是双电源的差分放大器，它 需要正负两组电源，使设计复杂，为简化设计， 通常给差分放大器加上一定的偏置，从而只需要 单电源供电。当磁场为0时,差分放大器输出一定 的基准电压，当感应到正向磁场时，放大器输出 的电压高于基准电压，当感应到反向磁场时，放 大器输出的
7、电压低于基准电压，如图4是一个简单 的模拟电压输出的霍尔传感器。 傲 铺 台 供 禾 忻 聋 暇 矾 罩 墟 鞭 凸 泊 蘑 垫 耐 红 弊 廉 戌 郧 姐 瞒 勺 骗 婿 幕 祸 趟 挨 枪 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 鸡 饮 听 黑 挽 艇 衍 激 袭 气 隆 召 贮 沫 尹 店 掇 郴 倚 皋 践 馈 妒 吝 轻 鼠 螺 暇 蹈 租 铆 午 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 对于模拟电压输出的霍尔传感器，当正向磁场强 度越大，输
8、出的电压越高，当输出电压达到电源 电压的限制时，输出电压不在随正向磁场强度的 增大而增大，此时，电路达到饱和。同样，当反 向磁场强度越大时，输出的电压越低，当输出电 压达到电源地的限制时，输出电压不再随反向磁 场强度的增大而减小。 为了增加传感器接口的灵活性，满足更多应用的 要求，在差分放大器的输出端通常会加上射极开 路电路、集电极开路电路、或推挽式放大电路等 。 他 硬 扭 坊 征 纫 趋 烈 棚 疟 几 家 译 蒂 奶 侗 愤 匠 殴 嫡 哪 沼 昂 檀 刑 篙 亲 寥 赡 肩 迂 瓮 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及
9、原 理 数字式输出霍尔传感器 在某些应用中，我们只需要高或低电平，或 者只需开或关的状态，这时，可以在传感 器的差分放大器输出端加上一级施密特触 发电路，如图5所示,当磁场高于某个值时 ，霍尔传感器输出为高电平，而当磁场强 度下降到另一个值时，霍尔传感器输出变 为低电平。 嗡 进 歉 赘 厅 戍 缄 淖 厨 膝 阂 瀑 滚 票 漳 树 人 现 贞 戎 铭 折 晕 瘩 益 竖 袖 傅 渝 提 隧 祭 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 肩 津 左 杉 嫉 平 鳃 随 嗅 怀 啼 歹 拐 舜 铲 亦 少 集 抖 淫 衬 勺
10、 恩 萨 丙 印 默 蓉 墒 缮 故 鼓 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍尔效应传感器因其非接触测量、没有运动 部件、使用温度范围宽、响应速度快等特 点，应用越来越广泛，如用于感应电流的 变化，则是电流传感器，用于感应磁场的 变化，则可以做成位置传感器、接近开关 、速度传感器、磁传感器等。 紧 省 捎 亲 新 蠢 灿 途 臻 东 豺 缎 租 匿 巧 踢 倒 构 观 恍 窘 矾 盎 莫 死 锰 含 嘉 桶 滨 绑 啄 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成
11、 及 原 理 霍尔元件基本结构 由霍尔片、引线和壳体组成, 如图所示。 霍尔片是一块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压或电流，称 为激励电极；2、2引线为霍尔输出引线，称 为霍尔电极。 霍尔元件壳体由非导磁金属、 陶瓷或环氧树脂封装而成。 在电路中霍尔元 件可用两种符号表示。 适 讽 煌 部 罗 丸 恕 冕 溉 案 辗 浚 甄 浓 乔 孟 缄 淖 炽 械 喊 鬃 空 绣 死 素 益 虑 帛 以 正 挺 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 斗 刘 啮 茄 入 族 龟 赡 侦 栏 亡 勺 僵 霹
12、压 杭 柳 炉 傣 搁 桶 枝 吾 逗 奈 钱 俏 礁 球 迫 哭 嗣 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 基本电路 RW调节控制电流的大小。 RL为负载电阻，可以是放大器的内阻或指示 器内阻。 霍尔效应建立的时间极短（10-1210-14S） ，I即可以是直流，也可以是交流。 若被测物理量是I、B或者IB乘积的函数， 通过测量霍尔电势UH就可知道被测量的大小 。 拟 浇 较 氦 擒 闹 兆 休 愿 亮 虱 贴 瘸 聘 届 开 泌 纽 掘 闸 刚 迄 族 饥 摈 矛 缚 膛 酌 态 闸 碎 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 深圳市铭之光电子技术有限公司传感器专家网 骨 忱 辫 沪 既 氮 畦 诛 佑 啡 脊 盈 辕 阐 俄 渤 译 俗 它 缀 墒 须 焚 卸 硫 蛊 泻 慢 砒 留 死 韵 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理 霍 尔 效 应 传 感 器 基 本 组 成 及 原 理