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2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⑶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(高斯)和d(厘 米)可按下式計算RH(厘米3/庫侖)霍爾傳感器電壓隨磁場強度的變化而變化,磁場越強,電壓越高,磁場越弱,電壓越低。北京霍爾傳感器定制公司
霍爾電流傳感器是由結構和電路緊密配合的一個產(chǎn)品,這其中,霍爾元器件的高度、位置,鐵芯的材料、長度、橫截面積都決定著產(chǎn)品的性能。在設計產(chǎn)品時,一定要注意嚴格根據(jù)測量范圍計算鐵芯的磁路長度、鐵芯的橫截面積、磁隙間距以及霍爾芯片的高度。當然這部分的計算是設計霍爾電流傳感器中比較重要的部分。由于傳感器空間限制風其他原因,轉換電路常裝入電箱中。然而,因為不少傳感器要在通過轉換電路之后才能輸出電量信號,從而決定了轉換電路是傳感器的組成部分之一。閉環(huán)霍爾傳感器質量好霍爾傳感器靈敏度與霍爾IC本身的工作點Bop、釋放點Brp、對稱性等屬性相關。
霍爾傳感器用它可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關的場合中使用?;魻杺鞲衅饕曰魻栃獮槠涔ぷ骰A,是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器?;魻杺鞲衅髟诠I(yè)生產(chǎn)、交通運輸和日常生活中有著非常普遍的應用。 霍爾效應: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,它們之間的關系為。圖中d 為薄片的厚度,k稱為霍爾系數(shù),它的大小與薄片的材料有關。上述效應稱為霍爾效應,它是德國物理學家霍爾于1879年研究載流導體在磁場中受力的性質時發(fā)現(xiàn)的。
霍爾器件是一種采用半導體材料制成的磁電轉換器件,霍爾電流傳感器包括開環(huán)式和閉環(huán)式兩種,高精度的霍爾電流傳感器大多屬于閉環(huán)式,閉環(huán)式霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理,即閉環(huán)原理?,F(xiàn)在小編就來為大家介紹一下霍爾電流傳感器工作原理、測量方法及應用。當原邊電流IP流過一根長導線時,在導線周圍將產(chǎn)生一磁場,這一磁場的大小與流過導線的電流成正比,產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi),通過磁環(huán)氣隙中霍爾元件進行測量并放大輸出,其輸出電壓VS精確的反映原邊電流IP。一般的額定輸出標定為4V。磁平衡式電流傳感器也稱補償式傳感器,即原邊電流Ip在聚磁環(huán)處所產(chǎn)生的磁場通過一個次級線圈電流所產(chǎn)生的磁場進行補償,其補償電流Is精確的反映原邊電流Ip,從而使霍爾器件處于檢測零磁通的工作狀態(tài)。作為一種流行的磁傳感器技術,霍爾傳感器的原理是在向導體施加垂直磁場時,在載流導體中會產(chǎn)生差分電壓。
線性霍爾效應傳感器,又稱為零磁通霍爾傳感器,因為輸出是比例信號,即模擬量,線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式。閉環(huán)式霍爾傳感器又稱零磁通霍爾傳感器。線性霍爾傳感器主要用于交直流電流和電壓測量。線性霍爾效應傳感器可響應磁極或一極,以提高器件靈敏度。此外,輸出可以是未調(diào)制的線性模擬電壓信號,或調(diào)制的具有變化的占空比的脈沖寬度調(diào)制PWM(脈寬寬度調(diào)制式)信號,以便在嘈雜環(huán)境中使用。由于有著很寬的磁場量測范圍,且能夠識別磁極,目前,線性霍爾傳感器主要用于電力機車、地下鐵道、無軌電車、鐵路等,還可用于變頻器中用于監(jiān)控電量、光伏直流柜監(jiān)測光伏匯流箱實時輸出電流的作用、電動機保護等。另外,線性霍爾傳感器還可用于測量位置和位移,如液位探測、水流探測等。線性霍爾效應傳感器可響應磁極或一極,以提高器件靈敏度。北京霍爾傳感器定制公司
線性霍爾傳感器又可分為開環(huán)式和閉環(huán)式!北京霍爾傳感器定制公司
當霍爾元件用于模擬式傳感器時,這個傳感器可以用于空調(diào)系統(tǒng)中的溫度表或動力控制系統(tǒng)中的節(jié)氣門位置傳感器?;魻栐c微分放大器連接,放大器與NPN晶體管連接。磁鐵固定在旋轉軸上,軸在旋轉時,霍爾元件上的磁場加強。其產(chǎn)生的霍爾電壓與磁場強度成比例。當霍爾元件用于數(shù)字信號時,例如曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器或車速傳感器,必須首先改變電路?;魻栐c微分放大器連接,微分放大器與施密特觸發(fā)器連接。在這種配置中。傳感器輸出一個開或關的信號。在多數(shù)汽車電路中,霍爾傳感器是電流吸收器或者使信號電路接地。要完成這項工作,需要一個NPN晶體管與施密特觸發(fā)器的輸出連接。磁場穿過霍爾元件,一個觸發(fā)器輪上的葉片在磁場和霍爾元件之間通過。北京霍爾傳感器定制公司
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