传感器与检测技术 第七章 霍尔传感器

Copyright 2004 WUT. All Rights Reserved. 传 感 器 与 检 测 技 术 第 七 章 霍 尔 传 感 器 传 感 器 与 检 测 技 术 第 一 节 霍 尔 效 应 传 感 器 与 检 测 技 术 HH qEF 当达到动态平衡时HHL EvB FF bUE HH qvBFL 传 感 器 与 检 测 技 术 vBEH bdIjEH HxEv X为电荷的迁移率（m /vs） dBIxBbdIxbbvBbEU HH xRH dBIRU HH 传 感 器 与 检 测 技 术 传 感 器 与 检 测 技 术 IBKU HH dRK HH 传 感 器 与 检 测 技 术 第 二 节 霍 尔 元 件 的 基 本 特 性 传 感 器 与 检 测 技 术 传 感 器 与 检 测 技 术 传 感 器 与 检 测 技 术 传 感 器 与 检 测 技 术 当 霍 尔 元 件 的 控 制 电 流 为 IN时 ， 若 元 件 所 处位 置 磁 感 应 强 度 为 零 ， 则 它 的 霍 尔 电 势 应 该 为 零 ，但 实 际 不 为 零 。 这 时 测 得 的 空 载 霍 尔 电 势 称 不 等位 电 势 。 产 生 这 一 现 象 的 原 因 有 ： （ 1） 霍 尔 电 极 安 装 位 置 不 对 称 或 不 在 同 一 等 电 位 面 上 ；（ 2） 半 导 体 材 料 不 均 匀 造 成 了 电 阻 率 不 均 匀 或 是 几 何尺 寸 不 均 匀 。（ 3） 控 制 电 极 接 触 不 良 造 成 控 制 电 流 不 均 匀 分 布 等 。 传 感 器 与 检 测 技 术不 等 位 电 势 是 由 霍 尔 电 势 c和 d之 间 的 电 阻ro决 定 的 ， 称 为 不 等 位 电 阻 HIUr 00 传 感 器 与 检 测 技 术 其 产 生 的 原 因 有 ：（ 1） 控 制 电 极 和 霍 尔 电 极 与 基 片 的 连 接 属于 金 属 与 半 导 体 的 连 接 ， 这 种 连 接 是 非完 全 欧 姆 接 触 时 。 会 产 生 整 流 效 应 ；（ 2） 控 制 电 流 和 霍 尔 电 势 都 是 交 流 时 ， 经整 流 效 应 ， 它 们 各 自 都 在 霍 尔 电 极 之 间建 立 直 流 电 势 。（ 3） 两 个 霍 尔 电 极 焊 点 的 不 一 致 ， 造 成 两焊 点 热 容 量 、 散 热 状 态 的 不 一 致 ， 因 而引 起 两 电 极 温 度 不 同 产 生 温 差 电 势 ， 也是 寄 生 直 流 电 势 的 一 部 分 。 传 感 器 与 检 测 技 术 5. 寄 生 感 应 电 势 当 控 制 电 流 I为 交 变 电 流 时 ， 此 电 流 形 成的 交 变 磁 场 在 电 极 引 线 上 要 产 生 寄 生 感应 电 势 。 为 了 减 小 寄 生 感 应 电 势 ， 要 求各 电 极 引 线 尽 可 能 短 ， 且 布 线 合 理 以 减少 磁 交 链 。 6. 霍 尔 电 势 温 度 系 数 在 一 定 磁 感 应 强 度 和 控 制 电 流 下 ， 温 度 每变 化 1 时 ， 霍 尔 电 势 变 化 的 百 分 率 称 霍 尔电 势 温 度 系 数 。 传 感 器 与 检 测 技 术 三 、 误 差 及 其 补 偿 1、零位误差及其补偿 霍尔元件在控制电流I=0或磁场B=0时出现的霍尔电压UH，称之为零位误差。 （ 1） 直 流 寄 生 电 势 霍 尔 元 件 控 制 电 流 或 霍 尔 电 压 两 引 线 电 极 焊 点 大小 不 等 、 热 容 量 不 同 ， 或 接 触 不 良 、 欧 姆 电 阻 大 小不 等 ， 因 而 引 起 温 差 电 势 。 提 高 电 极 焊 点 结 构 上 的对 称 性 ， 保 持 电 极 引 线 接 触 良 好 ， 且 散 热 条 件 相 同 ，可 以 减 小 这 种 直 流 寄 生 电 势 。 传 感 器 与 检 测 技 术 （ 2） 寄 生 感 应 电 势 当 控 制 电 流 I为 交 变 电 流 时 ， 此 电 流 形 成 的交 变 磁 场 在 电 极 引 线 上 要 产 生 寄 生 感 应 电 势 。为 了 减 小 寄 生 感 应 电 势 ， 要 求 各 电 极 引 线 尽可 能 短 ， 且 布 线 合 理 以 减 少 磁 交 键 。 （ 3） 不 等 位 电 势 不 等 位 电 势 与 霍 尔 电 势 具 有 相 同 的 数 量 级 ，有 时 甚 至 超 过 霍 尔 电 势 。 实 用 中 ， 若 想 消除 不 等 位 电 势 极 其 困 难 的 ， 因 而 只 有 采 用补 偿 的 方 法 。 由 于 不 等 位 电 势 由 不 等 位 电阻 产 生 ， 因 而 可 以 用 分 析 电 阻 的 方 法 找 到一 个 不 等 位 电 势 的 补 偿 方 法 。 传 感 器 与 检 测 技 术 霍 尔 元 件 不 等 位 电 势 原 理 图 （ a） 不 对 称 电 极 （ b） 电 极 等 效 电 桥 传 感 器 与 检 测 技 术 不 等 位 电 势 补 偿 电 路 （ a） 是 电 阻 值 较 大 的 桥 臂 上 并 联 电 阻（ b） 是 在 两 相 邻 桥 臂 上 并 联 电 阻 ， 以 增 加电 极 等 效 电 桥 的 对 称 性 。 传 感 器 与 检 测 技 术 2、温度误差及其补偿 电 路 中 用 一 个 分 流 电 阻 r T与 霍 尔 元 件 的 控 制 电 极相 并 联 。 当 霍 尔 元 件 的 输 入 电 阻 随 温 度 升 高 而 增加 时 ， 旁 路 分 流 电 阻 自 动 加 强 分 流 ， 减 小 了 霍 尔元 件 的 控 制 电 流 I， 从 而 达 到 补 偿 的 目 的 。 选 择 温 度 系 数 小 的霍 尔 元 件 ；采 取 恒 温 措 施 ；采 用 恒 流 源 供 电 。 传 感 器 与 检 测 技 术 四 、 测 量 电 路 1. 线 性 型 测 量 电 路 U 0正 比 于 磁 感 应 强 度 ， 输 出 电 压 与外 加 磁 感 应 强 度 呈 线 性 关 系 。 传 感 器 与 检 测 技 术 2. 开 关 型 测 量 电 路 U0为 开 关 量 ， 差 动 放 大 器 工 作 在 开 环 状 态 。 传 感 器 与 检 测 技 术 第 三 节 集 成 霍 尔 传 感 器 及 应 用 传 感 器 与 检 测 技 术 一 、 开 关 型 霍 尔 传 感 器 的 组 成 传 感 器 与 检 测 技 术 输 出 电 平 与 磁 感 应 强 度 之 间 的 关 系开 关 型 集 成 霍 尔 传 感器 输 出 电 平 具 有 迟 滞现 象 ， 其 回 差 宽 度 B=BH BL。 B越小 ， 电 平 转 移 灵 敏 度就 越 高 ； 反 之 ， B越大 ， 输 出 电 平 抗 干 扰能 力 越 强 。 传 感 器 与 检 测 技 术 二 、 应 用 1.国 产 CS835 霍 尔 无 触 点 开 关 B 0， VT导 通 ， V0=0B=0， VT截 止 ， V0=1可 作 安 保 设 备 用 。 集 成 器件 装 在 门 框 上 ， 永 磁 体 装门 上 。 门 打 开 时 ， 开 关 输出 高 电 平 ， 门 铃 响 。 传 感 器 与 检 测 技 术 2.国 产 CS3120高 温 霍 尔 传 感 器 的 外 型 结 构面 对磁 场 传 感 器 与 检 测 技 术 传 感 器 与 检 测 技 术 思 考 题 ：用 开 关 型 霍 尔 传 感 器 测 量 电 动小 汽 车 的 路 程 和 速 度 。 传 感 器 与 检 测 技 术 妈 妈 新 开 了 个 淘 宝 店 ， 欢 迎 前 来 捧 场 妈 妈 的 淘 宝 点 开 了 快 半 年 了 ， 主 要 卖 的 是 毛 绒 玩 具 、 坐 垫 、 抱 枕 之 类 的 ，但 生 意 一 直 不 是 很 好 ， 感 觉 妈 妈 还 是 很 用 心 的 ， 花 了 不 少 功 夫 ， 但 是 就 是 没有 人 气 ， 所 以 我 也 来 出 自 己 的 一 份 力 ， 帮 忙 宣 传 一 下 。 并 且 妈 妈 总 是 去 五 亭 龙 挑 最 好 的 玩 具 整 理 、 发 货 ， 质 量 绝 对 有 保 证 。 另 外 我 家 就 在 扬 州 五 亭 龙 玩 具 城 旁 边 ， 货 源 丰 富 ， 质 量 可 靠 ， 价 格 便 宜 。 欢 迎 大 家 来 逛 逛 【 扬 州 五 亭 龙 玩 具 总 动 员 】 个 人 小 广 告 ：