霍尔传感器介绍及工作原理说明

霍尔传感器是依据霍尔效应制造的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研讨金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，应用这现象制成的各种霍尔元件，普遍地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处置等方面。霍尔效应是研讨半导体资料性能的根本办法。经过霍尔效应实验测定的霍尔系数，可以判别半导体资料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

工作原理

由霍尔效应的原理知，霍尔电势的大小取决于：Rh为霍尔常数，它与半导体材质有关；I为霍尔元件的偏置电流；B为磁场强度；d为半导体资料的厚度。

关于一个给定的霍尔器件，当偏置电流I固定时，UH将完整取决于被测的磁场强度B。

一个霍尔元件普通有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流I的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。假如两输出端构成外回路，就会产生霍尔电流。普通地说，偏置电流的设定通常由外部的基准电压源给出；若精度请求高，则基准电压源均用恒流源取代。为了到达高的灵活度，有的霍尔元件的传感面上装有高导磁系数的镀膜合金；这类传感器的霍尔电势较大，但在0.05T左右呈现饱和，仅适用在低量限、小量程下运用。

在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压。

磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B经过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在经过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。

霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只要几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需求用机械的办法来改动磁感应强度。下图所示的办法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消逝。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，应用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才干工作，这一特性使它能检测转速低的运转状况。