霍爾傳感器

SJM12A3-10J/KS-90-380V接近開關、SJM12A3-10J/KS-90-380V霍爾傳感器

原理

由霍爾效應的原理知，霍爾電勢的大小取決于：Rh為霍爾常數(shù)，它與半導體材質有關；I為霍爾元件的偏置電流；B為磁場強度；d為半導體材料的厚度。

對于一個給定的霍爾器件，當偏置電流 I 固定時，UH將*取決于被測的磁場強度B。

霍爾效應

一個霍爾元件一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流 I 的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構成外回路，就會產(chǎn)生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設定通常由外部的基準電壓源給出；若精度要求，則基準電壓源均用恒流源取代。為了達到的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有導磁系數(shù)的鍍膜合金；這類傳感器的霍爾電勢較大，但在0.05T左右出現(xiàn)飽和，僅適用在量限、小量程下使用。

在半導體薄片兩端通以控制電流I，并在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B的勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為UH的霍爾電壓。

工作原理

磁場中有一個霍爾半導體片，恒定電流I從A到B通過該片。在洛侖茲力的作用下，I的電子流在通過霍爾半導體時向一側偏移，使該片在CD方向上產(chǎn)生電位差，這就是所謂的霍爾電壓。
　　
　　霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越，磁場越弱，電壓越，霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經(jīng)集成電路中的放大器放大，就能使該電壓放大到足以輸出較強的信號。若使霍爾集成電路起傳感作用，需要用機械的方法來改變磁感應強度。下圖所示的方法是用一個轉動的葉輪作為控制磁通量的開關，當葉輪葉片處于磁鐵和霍爾集成電路之間的氣隙中時，磁場偏離集成片，霍爾電壓消失。這樣，霍爾集成電路的輸出電壓的變化，就能表示出葉輪驅動軸的某一位置，利用這一工作原理，可將霍爾集成電路片用作用點火正時傳感器。霍爾效應傳感器屬于被動型傳感器，它要有外加電源才能工作，這一特點使它能檢測轉速的運轉情況。
　

1-霍爾半導體元件 2-永磁鐵 3-擋隔磁力線的葉片

霍爾效應

霍爾效應從本質上講是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用引起的偏轉。當帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直電流和磁場的方向上產(chǎn)生正負電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場。對于圖一所示的半導體試樣，若在X方向通以電流Is，在Z方向加磁場B，則在Y方向即試樣A，A′電極兩側就開始聚積異號電荷而產(chǎn)生相應的附加電場。電場的指向取決定于測試樣品的電類型。顯然，該電場是阻止載流子繼續(xù)向側面偏移，

當載流子所受的橫向電場力eEH與洛侖茲力相等時，樣品兩側電荷的積累就達到平衡，故有
　　⑴
　　其中EH為霍爾電場，V是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設試樣的寬為b，厚度為d，載流子濃度為n，則
　　⑵
　　由⑴、⑵兩式可得
　?、?
　　即霍爾電壓VH（A、A′電極之間的電壓）與ISB乘積正比與試樣厚度d成反比。比例系數(shù) 稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應強弱的重要參數(shù)，只要測出 VH（伏）以及知道IIs（安）、B（斯）和d（厘 米）可按下式計算RH（厘米3/庫侖）

元件

霍爾傳感器

根據(jù)霍爾效應，人們用半導體材料制成的元件叫霍爾元件。它有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。

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