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文檔簡介
§5.2霍爾式傳感器
霍爾式傳感器是利用霍爾元件基于霍爾效應(yīng)原理而將被測量、如電流、磁場、位移、壓力等轉(zhuǎn)換成電動勢輸出的一種傳感器。霍爾效應(yīng)和霍爾元件材料霍爾元件構(gòu)造及測量電路霍爾元件的主要技術(shù)指標霍爾元件的補償電路霍爾式傳感器的應(yīng)用舉例一、霍爾效應(yīng)一塊長為l、寬為b、厚為d的半導體薄片置于磁感應(yīng)強度為B的磁場(磁場方向垂直于薄片)中。當有電流I流過時,在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢UH。。當載流導體或半導體處于與電流垂直的磁場中時,在其兩端將產(chǎn)生電勢差。kH:靈敏度系數(shù);I:控制電流;B:磁感應(yīng)強度;霍爾式傳感器可以檢測什么量?檢測電流,或者檢測能夠引起磁場變化的物理量(位移、壓力、振動)如何提高傳感器的靈敏度?二、霍爾材料1.鍺(Ge),N型及P型均可。2.硅(Si).N型及P型均可。3.砷化銦(InAs)和銻化銦(InSb),這兩種材料的特性很相似。輸出電勢大。三、霍爾元件的構(gòu)造三、霍爾元件的構(gòu)造霍爾片:矩形半導體薄片;四極引線:長度方向兩端面(控制電流端引線)側(cè)邊兩端面中點(霍爾電勢輸出引線)殼體:非導磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。
五、主要技術(shù)指標品種輸入電流I/mA無負載霍爾電壓UH/mV輸入電阻r1/歐輸出電阻r2/歐靈敏度KH不平衡電壓Um/mVUH溫度系數(shù)/%r1、r2溫度系數(shù)/%砷化銦100>=8.531.5>=0.085<0.5-0.10.2150>=1221.5>=0.08<0.3-0.10.2400>=301.41.1>=0.075<1-0.070.2銻化銦5250~550240~550240~55050~10010-1~-1.3-1~-1.31080-30010~3010~308~3010-2.0-2.0返回六、不等位電勢的補償不等位電勢:磁感應(yīng)強度為零,元件通以額定激勵電流時,霍爾電極間的空載電勢,或稱為零位電勢U0不等位電阻:R0=U0/IH產(chǎn)生原因:霍爾電極的位置不在同一等位面上;材料不均勻,工藝不良;后果:零位誤差。補償方法圖5-23不等位電勢的補償電路1、分流電阻法適用于恒流源提供控制電流的情況??刂齐娏鳂O并聯(lián)補償電阻。1、分流電阻法當溫度由T0變化為T霍爾元件的輸入電阻r,溫度補償電阻R0,霍爾元件靈敏度系數(shù)KH變化為:控制電流變化為:霍爾電勢變化為:1、分流電阻法溫度補償即為使得UH0=UH八、霍爾傳感器的應(yīng)用特點:霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換效率較低,受溫度影響大,但其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅固、頻率響應(yīng)寬(<1MHz)、動態(tài)范圍(輸出電勢變化)大、無觸點,使用壽命長、可靠性高、易微型化和集成電路化。應(yīng)用:在測量技術(shù)、自動控制
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