11霍爾效應(yīng)及霍爾傳感器應(yīng)用

1、霍爾效應(yīng)及霍爾傳感器應(yīng)用 霍爾效應(yīng)及霍爾傳感器應(yīng)用霍爾效應(yīng) 霍爾效應(yīng)Hall Effect是一種磁電效應(yīng)，是德國(guó)物理學(xué)家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁 場(chǎng)中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積 小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和 信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)可以了解霍爾效應(yīng)的物理原理以及把物理原理應(yīng)用到測(cè)量技術(shù)中的基本過(guò)

2、 程。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)方向通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)和電流方向的導(dǎo)體的兩個(gè)端面之間 出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差（霍爾電壓）?；魻栃?yīng)原理 霍爾效應(yīng)原理所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差 的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國(guó)物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過(guò)金屬箔片 時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場(chǎng)，則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍 爾效應(yīng)比金屬箔片中更

3、為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計(jì)制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關(guān)系為UH=RHIB/d（18）RH=1/nq （金屬）（19）式中RH——霍爾系數(shù)；n——載流子濃度或自由電子濃度；q------電子電量；I——通過(guò)的電流；B——垂直于I的磁感應(yīng)強(qiáng)度；d——導(dǎo)體的厚度。對(duì)于半導(dǎo)體和鐵磁金屬，霍爾系數(shù)表達(dá)式與式（19）不同，此處從略。由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場(chǎng)，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以

4、利用霍爾元件測(cè)量 出磁場(chǎng)，就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是 不與被測(cè)電路發(fā)生電接觸，不影響被測(cè)電路，不消耗被測(cè)電源的功率，特別適合于大電流傳 感。若把霍爾元件置于電場(chǎng)強(qiáng)度為E、磁場(chǎng)強(qiáng)度為H的電磁場(chǎng)中，則在該元件中將產(chǎn)生電 流I，元件上同時(shí)產(chǎn)生的霍爾電位差與電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比，如果再測(cè)出該電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度， 則電磁場(chǎng)的功率密度瞬時(shí)值P可由P=EH確定。利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。如果把霍爾元件

5、集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運(yùn)動(dòng)物體上的永 磁體經(jīng)過(guò)它時(shí)，可以從測(cè)量電路上測(cè)得脈沖信號(hào)。根據(jù)脈沖信號(hào)列可以傳感出該運(yùn)動(dòng)物體的 位移。若測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運(yùn)動(dòng)速度?；魻栃?yīng)在應(yīng)用技術(shù)中特別重要。霍爾發(fā)現(xiàn)，如果對(duì)位于磁場(chǎng)（B）中的導(dǎo)體（d）施加一個(gè)電壓（Iv），該磁場(chǎng)的方向垂直于所施 加電壓的方向，那么則在既與磁場(chǎng)垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)電壓 （UH），人們將這個(gè)電壓叫做霍爾電

6、壓，產(chǎn)生這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。好比一條路，本來(lái)大家是均勻的分布在路面上，往前移動(dòng).當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)，大家可能會(huì)被 推到靠路的右邊行走.故路（導(dǎo)體）的兩側(cè)，就會(huì)產(chǎn)生電壓差.這個(gè)就叫“霍爾效應(yīng)”。機(jī) 及霍爾元件測(cè)量電功率的幾種方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了本文采用的方法。定義 定義3：這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電壓差A(yù) U稱為霍爾電壓差(也稱霍爾電壓).由經(jīng)典電子理論可以解釋霍爾電壓產(chǎn)生的原因源自：霍爾效應(yīng)測(cè)量大電流的理論探討《中國(guó)測(cè)試技術(shù)》20

7、05年袁國(guó)勝，劉浙華來(lái)源文章摘要：大電流、大電壓的測(cè)量一直是困擾工程測(cè)量學(xué)的難題。本文著重探討了 霍爾效應(yīng)應(yīng)用于測(cè)量大電流的工作原理、數(shù)學(xué)推算以及應(yīng)用中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題。力圖尋 求將新技術(shù)用于工程測(cè)量中難點(diǎn)問(wèn)題的理論依據(jù) 定義 定義4：一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).產(chǎn)生前電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件.2. 2感應(yīng)式 相序測(cè)定儀的工作原理在IOKV線路中B相置于三相線路中間所以只要確定左右兩線路的 相位即可測(cè)定相序源自：感應(yīng)式10KV

8、線路相序測(cè)定儀《自動(dòng)化博覽》1999年周洪，李崇晟，賀劍鋒來(lái)源文章摘要：基于霍爾效應(yīng)，采用霍爾元件集成電路將高壓線路相序的測(cè)定工作簡(jiǎn)單 化，使相序測(cè)定工作安全、準(zhǔn)確，為大范圍的配電網(wǎng)技術(shù)改造工作提供了得力的工具。 定義 定義5：其電流I的療向與磁場(chǎng)H的方向之間有夾角a時(shí)，則在載流體中平行丁 H、I的兩側(cè)面 之間將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)源自：桑塔納2000型轎車專用霍爾傳感器及其...《上海汽車》1998年喻德海來(lái)源文章摘要

9、：本文介紹了桑塔納2000型轎車專用霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理。定義 定義6：1引言美國(guó)物理學(xué)家霍爾于1879年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過(guò)導(dǎo)體時(shí)， 在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間出現(xiàn)了電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)源自：不等位電勢(shì)差《甘肅科技》2004年周珺來(lái)源文章摘要：只要不等位電勢(shì)差不為零，則測(cè)量值就會(huì)出現(xiàn)“臺(tái)階”，而不等位電勢(shì) 差大于霍爾電壓是發(fā)生負(fù)號(hào)突變的根源 定義 定義7：2霍爾元件在磁場(chǎng)中垂直放置一塊通有

10、電流的金屬或半導(dǎo)體薄片薄片的兩側(cè)之間就會(huì) 產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).霍爾元件是在霍爾效應(yīng)原理基礎(chǔ)上制成的源自：霍爾傳感器及其應(yīng)用《中國(guó)煤炭》1995年蕭光岐來(lái)源文章摘要：霍爾傳感器是一種性能優(yōu)良的磁敏傳感器，在煤炭科研和技術(shù)革新中有 著廣泛的應(yīng)用前景。文章簡(jiǎn)述了霍爾元件和霍爾集成電路及工作原理，并通過(guò)幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例 介紹了霍爾傳感器在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用情況。定義 定義8：此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電位差稱為霍爾電勢(shì)，圖1a表示出霍爾效應(yīng)原

11、理：在三維空 間內(nèi)，導(dǎo)電板在XOY平面內(nèi)，它與磁場(chǎng)方向垂直，磁場(chǎng)指向Y軸的方向，沿X軸方向通 以電流j，由于運(yùn)動(dòng)的電荷與磁場(chǎng)的栩互作用源自：國(guó)內(nèi)外霍爾線性傳感器性能及應(yīng)用《現(xiàn)代車用動(dòng)力》1997年張禮林來(lái)源文章摘要：1概述隨著汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展，霍爾傳感器被大量用于測(cè)量轉(zhuǎn)速、 轉(zhuǎn)角、角位移、線位移等，其中測(cè)轉(zhuǎn)速用的是霍爾開關(guān)傳感器，其余為霍爾線性傳感器。用 于測(cè)油嘴針閥升程的霍爾傳感器與以前采用的電感式傳感器相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體