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第九章霍爾傳感器

本章主要學習霍爾傳感器的工作原理、霍爾集成電路的特性及其在檢測技術中的，還涉及磁場測量技術。霍爾元件是一種四端元件2/6/20231第一節霍爾元件的結構及工作原理

半導體薄片置于磁感應強度為B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當有電流I流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢EH，這種現象稱為霍爾效應。

磁感應強度B為零時的情況cdab2/6/20232磁感應強度B較大時的情況作用在半導體薄片上的磁場強度B越強，霍爾電勢也就越高。霍爾電勢EH可用下式表示：

EH=KHIB2/6/20233磁場不垂直于霍爾元件時的霍爾電動勢

若磁感應強度B不垂直于霍爾元件，而是與其法線成某一角度

時，實際上作用于霍爾元件上的有效磁感應強度是其法線方向（與薄片垂直的方向）的分量，即Bcos，這時的霍爾電勢為

EH=KHIBcos

結論：霍爾電勢與輸入電流I、磁感應強度B成正比，且當B的方向改變時，霍爾電勢的方向也隨之改變。如果所施加的磁場為交變磁場，則霍爾電勢為同頻率的交變電勢。

2/6/20235霍爾元件的主要外特性參數

最大磁感應強度BM

上圖所示霍爾元件的線性范圍是負的多少高斯至正的多少高斯？線性區2/6/20236霍爾元件的主要外特性參數（續）

最大激勵電流IM:由于霍爾電勢隨激勵電流增大而增大，故在應用中總希望選用較大的激勵電流。但激勵電流增大，霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢的溫漂增大，因此每種型號的元件均規定了相應的最大激勵電流，它的數值從幾毫安至十幾毫安。

以下哪一個激勵電流的數值較為妥當？5μA0.1mA2mA80mA

2/6/20237線性型霍爾特性右圖示出了具有雙端差動輸出特性的線性霍爾器件的輸出特性曲線。當磁場為零時，它的輸出電壓等于零；當感受的磁場為正向（磁鋼的S極對準霍爾器件的正面）時，輸出為正；磁場反向時，輸出為負。請畫出線性范圍2/6/20239開關型霍爾集成電路開關型霍爾集成電路是將霍爾元件、穩壓電路、放大器、施密特觸發器、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在同一個芯片上。當外加磁場強度超過規定的工作點時，OC門由高阻態變為導通狀態，輸出變為低電平；當外加磁場強度低于釋放點時，OC門重新變為高阻態，輸出高電平。較典型的開關型霍爾器件如UGN3020等。2/6/202310開關型霍爾集成電路的外形及內部電路OC門施密特觸發電路雙端輸入、單端輸出運放霍爾元件.Vcc2/6/202311開關型霍爾集成電路

與繼電器的接線?2/6/202313開關型霍爾集成電路的史密特輸出特性

回差越大，抗振動干擾能力就越強。

當磁鐵從遠到近地接近霍爾IC，到多少特斯拉時

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