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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,第九章 霍尔传感器,本章主要学习霍尔传感器 的,工作原理,、霍尔,集成电路,的特性及其在检测技术中的,应用,，还涉及磁场测量技术。,霍尔元件是一种四端元件,11/15/2024,1,第九章 霍尔传感器 本章主要学习霍尔传感器,第一节 霍尔元件的结构及工作原理,半导体薄片置于磁感应强度为,B,的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流,I,流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势,E,H,，这种现象称为霍尔效应。,磁感应强度,B,为零时的情况,c,d,a,b,11/15/2024,2,第一节 霍尔元件的结构及工作原理,磁感应强度,B,较大时的情况,作用在半导体薄片上的磁场强度,B,越强，霍尔电势也就越高。霍尔电势,E,H,可用下式表示：,E,H,=,K,H,IB,11/15/2024,3,磁感应强度B 较大时的情况 作用在半导体薄片,霍尔效应演示,当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，,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。,c,d,a,b,11/15/2024,4,霍尔效应演示 当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力,磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势,若磁感应强度,B,不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度,时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即,B,cos,，这时的霍尔电势为,E,H,=,K,H,IB,cos,结论：霍尔电势与输入电流,I,、磁感应强度,B,成正比，且当,B,的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电势。,11/15/2024,5,磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势,霍尔元件的主要外特性参数,最大,磁感应强度,B,M,上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少高斯至正的多少高斯？,线性区,11/15/2024,6,霍尔元件的主要外特性参数 最大磁感应强度BM,霍尔元件的主要外特性参数（续）,最大,激励电流,I,M,:,由于霍尔电势随激励电流增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。,以下哪一个激励电流的数值较为妥当？,5,A 0.1mA 2mA 80mA,11/15/2024,7,霍尔元件的主要外特性参数（续）最大激励电流IM:,第二节 霍尔集成电路,霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。,线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件如,UGN3501等。,线性型三端 霍尔集成电路,11/15/2024,8,第二节 霍尔集成电路 霍尔集成电路可分为线性型和开关,线性型霍尔特性,右图示出了具有双端差动输出特性的线性霍尔器件的输出特性曲线。当磁场为零时，它的输出电压等于零；当感受的磁场为正向（磁钢的S极对准霍尔器件的正面）时，输出为正；磁场反向时，输出为负。,请画出线性范围,11/15/2024,9,线性型霍尔特性 右图示出了具有双端差动输出特性的线,开关型霍尔集成电路,开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门由高阻态变为导通状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍尔器件如UGN3020等。,11/15/2024,10,开关型霍尔集成电路 开关型霍尔集成电路,开关型霍尔集成电路的外形及内部电路,OC门,施密特 触发电路,双端输入、单端输出运放,霍尔 元件,.,Vcc,11/15/2024,11,开关型霍尔集成电路的外形及内部电路OC门 施密特 触发,开关型霍尔集成电路（,OC门输出）的接线,请按以下电路，将下一页中的有关元件连接起来.,11/15/2024,12,开关型霍尔集成电路（OC门输出）的接线 请按以下电,开关型霍尔集成电路与继电器的接线,?,11/15/2024,13,开关型霍尔集成电路与继电器的接线?9/23/202313,开关型霍尔集成电路的史密特输出特性,回差越大，抗振动干扰能力就越强。,当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少特斯拉时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔IC，到多少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？,11/15/2024,14,开关型霍尔集成电路的史密特输出特性 回差越大，抗,出去活动一下,11/15/2024,15,出去活动一下9/23/202315,
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