第六章霍尔传感器
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霍尔传感器教学课件
磁编码器
用于测量物体的旋转或线性位 置。
霍尔传感器在电子、汽车行业中的应用
电子
智能手机、电视机、电脑、数字相机
汽车
转向传感器、刹车传感器、车速传感器、燃油 传感器
霍尔传感器的优缺点
优点
灵敏度高、响应速度快、可靠性高、无机械磨损
缺点
价格较高、受环境影响大、精度受限制
霍尔传感器的维护
1 定磁干扰，确保霍尔传感器的正常工作和长寿命。
3 应用场景
霍尔传感器常用于电子 设备中，如智能手机、 电视机、电脑、数字相 机。
霍尔传感器的分类
根据输出信号分类
线性霍尔传感器、开关型霍尔传感器
根据工作原理分类
电流感应型霍尔传感器、磁感应型霍尔传感器
常见的霍尔传感器
电子流量计
用于测量液体或气体的流速和 体积。
位置传感器
用于检测物体的位置或位置变 化。
定期清洁霍尔传感器，防止灰尘和杂质堆积。
2 避免电磁干扰
将霍尔传感器安装在远离电磁源的位置，避免干扰。
3 遵循正确的使用方式
遵循使用手册中的指导，正确使用和维护霍尔传感器。
结论
1 霍尔传感器是一种重要的传感器
它通过测量磁场变化实现非接触式测量，广泛应用于电子和汽车行业。
2 有广泛的应用场景
霍尔传感器在智能手机、电视机、电脑、汽车等设备中发挥重要作用。
霍尔传感器教学课件PPT
# 霍尔传感器教学课件PPT 霍尔传感器是一种广泛应用于电子设备中的传感器。本教学课件将全面介绍 霍尔传感器的定义、工作原理，以及在电子和汽车行业的应用。
什么是霍尔传感器
1 定义
霍尔传感器是利用霍尔 效应来测量电磁场强度 变化的一种传感器。
霍尔效应原理图ppt课件
40
霍尔式压力传感器
磁钢
霍尔元件
N S
S N 波登管 压力P
图9-9 霍尔压力传感器结构原理图
41
霍尔式压力传感器由两部分组 成：一部分是弹性敏感元件的 波登管用以感受压力P，并将P 转换为弹性元件的位移量x， 即x＝KPP，其中系数KP为常数。 另一部分是霍尔元件和磁系统， 磁系统形成一个均匀梯度磁场， 如右图所示，在其工作范围内， B＝KBx，其中斜率KB为常数； 霍尔元件固定在弹性元件上， 因此霍尔元件在均匀梯度磁场 中的位移也是x。
34
理想情况下，不等位电 势 UM=0 ，对应于电桥的平衡 状态，此时R1＝R2＝R3＝R4。 如果霍尔元件的 UM≠0 ， 则电桥就处于不平衡状态， 此时R1、R2、R3、R4的阻值有 差异， UM 就是电桥的不平衡 输出电压。 只要能使电桥达到平衡 的方法都可作为不等位电势 的补偿方法。
35
（一）基本补偿电路
27
合理选择负载电阻
如上图所示，若霍尔电势输出端接负载电阻RL， 则当温度为T时，RL上的电压可表示为： RL UL UH RL R0 式中 R0—霍尔元件的输出电阻。
28
当温度由T变为T+ΔT时，则RL上的电压变为 RL U L U L U H (1 T ) RL R0 (1 T )
需施加极高的电压才能产生很小 的电流。因此霍尔元件一般采用N 型半导体材料
10
2）霍尔电压UH与元件的尺寸有关。 高，所以霍尔元件的厚度都比较薄， 但d太小，会使元件的输入、输出电 阻增加。 霍尔电压UH与控制电流及磁场强 度成正比，当磁场改变方向时，也改 变方向。
11
d 愈小，KH 愈大，霍尔灵敏度愈
霍尔传感器原理
霍尔传感器原理霍尔传感器是一种利用霍尔效应来检测磁场的传感器。
霍尔效应是指在材料中，当通过其垂直于电流方向的磁场时，会在材料的侧面引起电势差的现象。
霍尔传感器通常由霍尔元件、电路和外部磁场组成。
一、霍尔元件的结构和工作原理霍尔元件一般由半导体材料制成，其结构包括霍尔片和金属引线。
霍尔片负责感应磁场，而金属引线则用于引出霍尔片上的电信号。
在工作时，霍尔元件通过电路连接到电源和负载中。
当没有磁场作用于霍尔元件时，霍尔片两端的电势差为零，电流通过霍尔片是无杂散磁场的。
但是，当外部磁场作用于霍尔片时，磁场垂直于电流方向，导致霍尔片上的载流子偏转，从而在霍尔片两端产生电势差。
二、霍尔传感器的工作原理霍尔传感器的工作原理是基于霍尔效应的。
当外部磁场作用于霍尔传感器时，霍尔元件中的霍尔片感应到磁场并产生电势差。
这个电势差通过金属引线引出，经过电路放大和处理后转化为电信号输出。
霍尔传感器的输出信号与外部磁场的强度和方向有关。
根据霍尔效应的性质，当磁场方向垂直于电流方向时，电势差最大；当磁场方向平行于电流方向时，电势差为零。
因此，通过测量和处理霍尔传感器输出的电势差，可以判断磁场的强度和方向。
三、霍尔传感器的应用由于霍尔传感器具有高灵敏度、快速响应和广泛的工作温度范围等优点，因此在多个领域得到了广泛应用。
1. 位置和速度检测：霍尔传感器可用于检测旋转物体的角度和速度，常见的应用包括电机控制、车辆转向以及工业机械等。
2. 磁场测量：霍尔传感器可用于测量磁场的强度和方向，如地球磁场、磁力线分布等。
3. 电流检测：通过将霍尔传感器与电流变送器结合，可以测量电流的大小和方向，广泛应用于电力行业和电子设备中。
4. 汽车领域：霍尔传感器可用于汽车的转向、刹车和加速等系统中，为车辆提供精确的控制和安全保障。
5. 安防领域：霍尔传感器可用于入侵报警系统、门禁系统和安全监控系统等，检测并报警非法入侵或异常情况。
总结：霍尔传感器利用霍尔效应检测磁场，通过测量霍尔元件产生的电势差来判断磁场的强度和方向。
《霍尔传感器原理》课件
检测碰撞程度，决定是否触发安全气囊。
03
02
01
电机控制
检测电机转子的位置，实现无接触式控制。
位置控制
在机器人和自生产过程的监控。
通过霍尔传感器检测门的状态，实现自动锁定和解锁。
智能门锁
根据光线强度自动调节窗帘的开合。
智能窗户
与其它传感器结合，实现家电的远程控制和智能管理。
《霍尔传感器原理》PPT课件
目录
CONTENTS
霍尔传感器简介霍尔效应原理霍尔传感器的分类与特性霍尔传感器的应用实例霍尔传感器的未来展望参考文献
霍尔传感器简介
1
2
3
霍尔传感器广泛应用于自动化控制、电机控制、汽车电子、安防监控、智能家居等领域。
在自动化控制领域，霍尔传感器用于检测电机转子位置和转速，实现电机精准控制。
霍尔效应原理
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，导致粒子运动轨迹发生偏转。
描述霍尔元件性能的一个重要参数，与载流子浓度、迁移率等有关。
霍尔常数
指单位体积内载流子的数目，对霍尔常数有直接影响。
载流子浓度
指载流子在电场作用下的平均漂移速度与电场强度的比值，也影响霍尔常数的大小。
迁移率
03
优点
霍尔元件具有测量精度高、线性度好、稳定性强、耐高温等特点。
01
材料
常用的霍尔元件材料包括半导体、金属、陶瓷等。
02
结构
霍尔元件通常由N型或P型半导体材料制成，其结构包括电极、基片、电极引脚等部分。
霍尔传感器的分类与特性
线性型霍尔传感器主要用于测量磁场，其输出电压与所处环境的磁场强度成正比。
由于其线性输出特性，线性型霍尔传感器常用于精确测量磁场，如电流检测、磁通量测量等。
03
02
01
电机控制
检测电机转子的位置，实现无接触式控制。
位置控制
在机器人和自生产过程的监控。
通过霍尔传感器检测门的状态，实现自动锁定和解锁。
智能门锁
根据光线强度自动调节窗帘的开合。
智能窗户
与其它传感器结合，实现家电的远程控制和智能管理。
《霍尔传感器原理》PPT课件
目录
CONTENTS
霍尔传感器简介霍尔效应原理霍尔传感器的分类与特性霍尔传感器的应用实例霍尔传感器的未来展望参考文献
霍尔传感器简介
1
2
3
霍尔传感器广泛应用于自动化控制、电机控制、汽车电子、安防监控、智能家居等领域。
在自动化控制领域，霍尔传感器用于检测电机转子位置和转速，实现电机精准控制。
霍尔效应原理
洛伦兹力
当带电粒子在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用，导致粒子运动轨迹发生偏转。
描述霍尔元件性能的一个重要参数，与载流子浓度、迁移率等有关。
霍尔常数
指单位体积内载流子的数目，对霍尔常数有直接影响。
载流子浓度
指载流子在电场作用下的平均漂移速度与电场强度的比值，也影响霍尔常数的大小。
迁移率
03
优点
霍尔元件具有测量精度高、线性度好、稳定性强、耐高温等特点。
01
材料
常用的霍尔元件材料包括半导体、金属、陶瓷等。
02
结构
霍尔元件通常由N型或P型半导体材料制成，其结构包括电极、基片、电极引脚等部分。
霍尔传感器的分类与特性
线性型霍尔传感器主要用于测量磁场，其输出电压与所处环境的磁场强度成正比。
由于其线性输出特性，线性型霍尔传感器常用于精确测量磁场，如电流检测、磁通量测量等。
霍尔传感器
图3-9 开关型集成霍尔传感器内部结构
2．线性集成霍尔传感器
线性集成霍尔传感器是由稳压器、霍尔元件及差分放大器等通过集成电路技术制成的传感 器，其输出电压与磁场强度在一定范围内为线性关系。线性集成霍尔传感器有单端输出和双端 输出（差动输出）两种形式，其内部结构如图3-11所示。
霍尔传感器具有微型化、可靠性高、寿命长、功耗低、无温漂及负载能力强等优点。 广泛用于汽车电子、电动自行车、家用电器等领域。
a、a 两根引线连接电源电压或电流，称为激励电极；b、b 两根引线为霍尔输出引线，称为霍尔电 极。
图3-6 霍尔元件及符号
2．霍尔元件的测量电路
霍尔元件的基本测量电路如图3-7所示。
霍尔元件的输出电压一般比较小，所以需要用放大电路将 其放大。为了获得较好的放大效果，通常采用差分放大电 路，如图3-8所示。
图3-11 线性集成霍尔传感器内部结构
（a）单端输出
（ b）双端输出
1.4 使用霍尔传感器的注意事项
（1）需要接负载且不能超负载工作。 （2）供电电压不能超出规格说明书中规定的范围，且电源电压极性不能反接。 （3）在使用和安装中应尽量减少机械应力，特别是器件的引脚，根部1 mm 范围内不允许施加任何机械应力（如弯曲、变形等）。 （4）要严格规范焊接时间和温度。 （5）霍尔传感器具有很强的抗外磁场干扰能力。 另外，在装配、焊接、使用及存储过程中要注意防静电。
1.5 应用实践——霍尔传感器在动感单车测速中的应用
1．实践目的
（1）了解霍尔传感器测速原理。 （2）能根据系统要求选择合适的传感器。
2．应用描述
动感单车是一种室内自行车训练、健身 器材，它的结构和普通自行车类似，包 括车把、车座、脚蹬和车轮几部分。动 感单车一般都具有速度、里程检测和显 示功能，用以作为训练者控制自身训练 效果的重要参考指标。
2．线性集成霍尔传感器
线性集成霍尔传感器是由稳压器、霍尔元件及差分放大器等通过集成电路技术制成的传感 器，其输出电压与磁场强度在一定范围内为线性关系。线性集成霍尔传感器有单端输出和双端 输出（差动输出）两种形式，其内部结构如图3-11所示。
霍尔传感器具有微型化、可靠性高、寿命长、功耗低、无温漂及负载能力强等优点。 广泛用于汽车电子、电动自行车、家用电器等领域。
a、a 两根引线连接电源电压或电流，称为激励电极；b、b 两根引线为霍尔输出引线，称为霍尔电 极。
图3-6 霍尔元件及符号
2．霍尔元件的测量电路
霍尔元件的基本测量电路如图3-7所示。
霍尔元件的输出电压一般比较小，所以需要用放大电路将 其放大。为了获得较好的放大效果，通常采用差分放大电 路，如图3-8所示。
图3-11 线性集成霍尔传感器内部结构
（a）单端输出
（ b）双端输出
1.4 使用霍尔传感器的注意事项
（1）需要接负载且不能超负载工作。 （2）供电电压不能超出规格说明书中规定的范围，且电源电压极性不能反接。 （3）在使用和安装中应尽量减少机械应力，特别是器件的引脚，根部1 mm 范围内不允许施加任何机械应力（如弯曲、变形等）。 （4）要严格规范焊接时间和温度。 （5）霍尔传感器具有很强的抗外磁场干扰能力。 另外，在装配、焊接、使用及存储过程中要注意防静电。
1.5 应用实践——霍尔传感器在动感单车测速中的应用
1．实践目的
（1）了解霍尔传感器测速原理。 （2）能根据系统要求选择合适的传感器。
2．应用描述
动感单车是一种室内自行车训练、健身 器材，它的结构和普通自行车类似，包 括车把、车座、脚蹬和车轮几部分。动 感单车一般都具有速度、里程检测和显 示功能，用以作为训练者控制自身训练 效果的重要参考指标。
霍尔传感器工作原理
霍尔传感器工作原理一、概述霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，可以用于测量磁场的强度和方向。
它广泛应用于各种领域，如自动化控制、电力电子、汽车工业等。
本文将详细介绍霍尔传感器的工作原理及其应用。
二、工作原理霍尔效应是指当电流通过导体时，会在导体两侧产生一个垂直于电流方向的电场，即霍尔电场。
当导体处于磁场中时，磁场会对霍尔电场产生作用，导致霍尔电势差的变化。
霍尔传感器利用这种原理来测量磁场的强度和方向。
具体来说，霍尔传感器由霍尔元件、电流源和电压测量电路组成。
当电流通过霍尔元件时，霍尔元件两侧会产生霍尔电势差。
如果在霍尔元件的周围存在一个磁场，磁场会对霍尔电势差产生影响，使其发生变化。
电压测量电路将测量和放大霍尔电势差的变化，最终输出一个与磁场强度和方向相关的电压信号。
三、应用领域1. 位置检测：霍尔传感器可以用于检测物体的位置，如开关门、车辆位置等。
通过测量磁场的变化，可以确定物体的位置信息。
2. 速度测量：霍尔传感器可以用于测量物体的速度，如车辆的转速、机电的转速等。
通过测量磁场的变化，可以计算出物体的速度信息。
3. 磁场测量：霍尔传感器可以用于测量磁场的强度和方向。
在电力电子领域中，可以用于测量机电的磁场，从而实现机电的控制和保护。
4. 电流测量：霍尔传感器可以用于测量电流的大小和方向。
在电力电子领域中，可以用于电流的监测和保护。
5. 磁场导航：霍尔传感器可以用于导航系统中，匡助确定物体的方向和位置。
在航天、航海等领域中有广泛的应用。
四、优势和不足1. 优势：- 霍尔传感器具有高精度和高灵敏度，可以测量微弱的磁场信号。
- 霍尔传感器响应速度快，适合于高速运动的物体。
- 霍尔传感器不受温度和湿度的影响，具有较好的稳定性和可靠性。
2. 不足：- 霍尔传感器对外界的磁场干扰较为敏感，需要进行屏蔽和干扰抑制。
- 霍尔传感器的测量范围有限，对于较大磁场的测量可能存在一定的误差。
- 霍尔传感器的价格相对较高，成本较高。
《霍尔传感器》课件
优点
• 非接触式测量 • 高精度和稳定性 • 快速响应
缺点
• 受外部磁场影响 • 价格相对较高 • 对温度变化敏感
霍尔传感器与其他传感器的比较
光电传感器
可感知光强，但受环境光影响。
电阻式传感器Biblioteka 测量电阻值，受温度和湿度影响。
温度传感器
用于测量温度变化，但无法测量磁场。
霍尔传感器在智能家居中的应 用
霍尔传感器可用于智能门窗、智能家电等设备的开关和状态监测，提高家居 安全和便利性。
霍尔传感器在汽车行业中的应用
霍尔传感器广泛应用于转向传感、刹车传感和座椅安全传感等汽车系统中，提升驾驶体验和安全 性。
具有灵敏度高、响应速 度快等特点。
效应霍尔元件
可测量磁场的强度和方 向。
开关型霍尔元件
用于检测接近或远离磁 场的开关状态。
霍尔元件的特点
1 非接触式测量
不受物体表面状态和材料的影响。
3 快速响应
适用于高速测量和控制应用。
2 高精度和稳定性
能够实时准确测量磁场强度。
4 广泛的工作温度范围
可在极端环境下工作。
《霍尔传感器》PPT课件
本课件将为您介绍霍尔传感器的原理、种类及其在各个领域的广泛应用。通 过清晰的图示和丰富的案例，带您深入了解霍尔传感器的优点、发展历程以 及未来的挑战。
概述
霍尔传感器利用霍尔效应测量磁场，有广泛的应用领域。本节将介绍霍尔传 感器的定义、原理以及与其他传感器的比较。
霍尔元件
线性霍尔元件
基于霍尔元件的测量电路
电压输出型
输出电压随磁场强度变化。
电流输出型
输出电流随磁场强度变化。
开关输出型
检测物体是否接近或远离磁 场。
第6章 霍尔式传感器-2018.1.7
传 感 器 技 术 及 应 用
第 6 章
霍 尔 式 传 感 器
传
感 器
本章内容
技
术
及 应
6.1 霍尔效应及霍尔元件
用
第
6.2 应 用 举 例
6 章
霍 尔 式 传 感 器
传
感 器
学习目标
技
术
及 • 了解霍尔效应、霍尔元件电路符号、基本特
应
性和基本结构。
用 • 掌握霍尔元件的典型应用。
第
6 章
霍 尔 式 传 感 器
第 等半导体材料制成。用锑化铟制成的霍尔元件灵 6 敏度最高，但受温度的影响较大。用锗制成的霍 章 尔元件虽然灵敏度低，但它的温度特性及线性度
好。目前使用锑化铟霍尔元件的场合较多。
霍
尔 式
•
如图6-2（a）所示是霍尔元件的外形结构图，它由
霍尔片、四根引线和壳体组成，激励电极通常用红色线，
而霍尔电极通常用绿色或黄色线表示。
传
感
器
技
术 1、霍尔式接近开关原理及开关特性
及
利用霍尔效应可以制成开关型传感器，广泛应用于测
应 用
转速、制作接近开关等。如图6-9所示是霍尔式接近开关原 理图及工作特性曲线。它主要由霍尔元件、放大电路、整
第 形电路、输出驱动及稳压电路5部分组成。
6 章
霍
尔
式
传
感
霍尔式集成电路
器 2020/2/10
尔 霍尔电势的符号也随着改变，因此，利用霍尔元
式 传
件可以测量磁场的大小和方向。
感
器
传
当感磁场垂直于薄片时，电子受到
洛器仑兹力的作用，向内侧偏移，
在技半导体薄片c、d方向的端面之
第 6 章
霍 尔 式 传 感 器
传
感 器
本章内容
技
术
及 应
6.1 霍尔效应及霍尔元件
用
第
6.2 应 用 举 例
6 章
霍 尔 式 传 感 器
传
感 器
学习目标
技
术
及 • 了解霍尔效应、霍尔元件电路符号、基本特
应
性和基本结构。
用 • 掌握霍尔元件的典型应用。
第
6 章
霍 尔 式 传 感 器
第 等半导体材料制成。用锑化铟制成的霍尔元件灵 6 敏度最高，但受温度的影响较大。用锗制成的霍 章 尔元件虽然灵敏度低，但它的温度特性及线性度
好。目前使用锑化铟霍尔元件的场合较多。
霍
尔 式
•
如图6-2（a）所示是霍尔元件的外形结构图，它由
霍尔片、四根引线和壳体组成，激励电极通常用红色线，
而霍尔电极通常用绿色或黄色线表示。
传
感
器
技
术 1、霍尔式接近开关原理及开关特性
及
利用霍尔效应可以制成开关型传感器，广泛应用于测
应 用
转速、制作接近开关等。如图6-9所示是霍尔式接近开关原 理图及工作特性曲线。它主要由霍尔元件、放大电路、整
第 形电路、输出驱动及稳压电路5部分组成。
6 章
霍
尔
式
传
感
霍尔式集成电路
器 2020/2/10
尔 霍尔电势的符号也随着改变，因此，利用霍尔元
式 传
件可以测量磁场的大小和方向。
感
器
传
当感磁场垂直于薄片时，电子受到
洛器仑兹力的作用，向内侧偏移，
在技半导体薄片c、d方向的端面之
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2011年1月27日星期四 年 月 日星期四
第6章 霍尔传感器
4.寄生直流电动势 寄生直流电动势
当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时， 当没有外加磁场，霍尔元件用交流控制电流时，霍尔电极的 输出有一个寄生直流电动势， 输出有一个寄生直流电动势，它主要是由控制电极和基片之 间的非完全欧姆接触所产生的整流效应造成的。 间的非完全欧姆接触所产生的整流效应造成的。
6.2.3 基本误差及补偿
1.不等位电动势误差的补偿 不等位电动势误差的补偿
不等位电动势是霍尔元件误差中最主要的一种。 不等位电动势是霍尔元件误差中最主要的一种。它 产生的原因是 （1）制造工艺不可能保证两个霍尔电极绝对对称 ） 地焊接在霍尔元件的两侧， 地焊接在霍尔元件的两侧，致使霍尔元件的两个电 极点不能完全位于同一个等位面上。 极点不能完全位于同一个等位面上。 （2）由于半导体的电阻特性（等势面倾斜）所造 ）由于半导体的电阻特性（等势面倾斜） 成。
2011年1月27日星期四 年 月 日星期四
第6章 霍尔传感器
1.线性型霍尔传感器的集成电路 线性型霍尔传感器的集成电路
线性型霍尔传感器的集成电路的内部电路是将霍尔元件、 线性型霍尔传感器的集成电路的内部电路是将霍尔元件、恒 流源、线性差动放大器制作在同一个芯片上， 流源、线性差动放大器制作在同一个芯片上，输出电压的单 位为V 比直接使用霍尔元件要方便很多。 位为V，比直接使用霍尔元件要方便很多。比较典型的线性 型霍尔传感器有UGN3501 UGN3501。 型霍尔传感器有UGN3501。
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第6章 霍尔传感器
3.不等位电势和不等位电阻 不等位电势和不等位电阻
3.不等位电势和不等位电阻 不等位电势和不等位电阻 不等位电动势是指当霍尔元件在额定激励电流下， 不等位电动势是指当霍尔元件在额定激励电流下，当外加磁场为零 霍尔元件输出端之间的开路电压，用符号U 表示。 时，霍尔元件输出端之间的开路电压，用符号 M表示。产生这一现 象的原因有: 象的原因有 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上; ① 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀; ② 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀 激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。 ③ 激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。 不等位电势也可用不等位电阻表示
结论：霍尔电势与输入电流 、磁感应强度B成正比 且当B的方向 成正比， 结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度 成正比，且当 的方向 改变时，霍尔电势的方向也随之改变。 改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁 则霍尔电势为同频率的交变电势。 场，则霍尔电势为同频率的交变电势。
2011年1月27日星期四 年 月 日星期四
第6章 霍尔传感器
6.1.2 霍尔元件主要参数
1.额定激励电流和最大允许激励电流 额定激励电流和最大允许激励电流
当霍尔元件自身的温度升高10 当霍尔元件自身的温度升高 ℃时，流过自身的激励电流称为额定 激励电流，用符号Ic表示 由于霍尔电势随激励电流增大而增大， 表示。 激励电流，用符号 表示。由于霍尔电势随激励电流增大而增大， 故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大， 故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元 件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增大， 件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增大， 因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流Im 因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流 ，它的数值从 几毫安至十几毫安不等。 几毫安至十几毫安不等。 以下哪一个激励电流的数值较为妥当？ 以下哪一个激励电流的数值较为妥当？ 5µA 0.1mA 2mA 80mA
2011年1月27日星期四 年 月 日星期四
第6章 霍尔传感器
情感目标： 情感目标： （1）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨 ）养成良好的工作责任心、 的工作作风。 的工作作风。 （2）具有工作与学习良好的交流与团队合作能力。 ）具有工作与学习良好的交流与团队合作能力。
教学重难点
教学重点： 教学重点： 霍尔传感器的工作原理和应用。 霍尔传感器的工作原理和应用。 教学难点： 教学难点： 霍尔传感器的测量电路。 霍尔传感器的测量电路。
2011年1月27日星期四 年 月 日星期四
第6章 霍尔传感器
流入霍尔元件激励电流端的输入电流I越大， 流入霍尔元件激励电流端的输入电流 越大，作用在霍尔元件 越大 上的磁感应强度B就越强 霍尔电动势E 也就越高。 就越强， 上的磁感应强度 就越强，霍尔电动势 H也就越高。霍尔电 可用下式表示： 势EH可用下式表示： EH=K期四 年 月 日星期四
第6章 霍尔传感器 2.开关型霍尔集成电路 2.开关型霍尔集成电路
开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、 开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电 放大器、施密特触发器、 门 路、放大器、施密特触发器、OC门（集电极 开路输出门）等电路做在同一个芯片上。 开路输出门）等电路做在同一个芯片上。当 外加磁场强度超过规定的工作点时， 外加磁场强度超过规定的工作点时，NPN型 型 OC门由高阻态（或高电平）变为导通状态， 门由高阻态（ 门由高阻态 或高电平）变为导通状态， 输出变为低电平； 输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放 点时， 门重新变为高阻态 输出高电平。 门重新变为高阻态， 点时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。 较典型的开关型霍尔器件如UGN3020等。 较典型的开关型霍尔器件如 等
第6章 霍尔传感器
6.2.2 霍尔传感器的集成电路
霍尔传感器的集成电路具有体积较小、灵敏度高、 霍尔传感器的集成电路具有体积较小、灵敏度高、输 出幅度较大、温漂小、 出幅度较大、温漂小、对电源的稳定性要求较低等优 点，它可分为线性型霍尔传感器的集成电路和开关型 霍尔传感器的集成电路。 霍尔传感器的集成电路。
图6-2 霍尔效应的原理
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第6章 霍尔传感器
霍尔效应演示
d a b c
当磁场垂直于元件时，电子受到洛仑兹力的作用， 当磁场垂直于元件时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧 偏移，在霍尔元件c、 方向的端面之间建立起霍尔电势 方向的端面之间建立起霍尔电势。 偏移，在霍尔元件 、d方向的端面之间建立起霍尔电势。
UGN 3501
5mm×4mm×1mm
图6-6
UG3501线性型霍尔传感器的外形及其内部集成电路 UG3501线性型霍尔传感器的外形及其内部集成电路
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线性型霍尔特性
右图示出了具有双端差动 输出特性的线性霍尔器件 的输出特性曲线。 的输出特性曲线。当磁场 为零时， 为零时，它的输出电压等 于零； 于零；当感受的磁场为正 向（磁钢的S极对准霍尔器 磁钢的 极对准霍尔器 件的正面） 输出为正； 件的正面）时， 输出为正； 磁场反向时，输出为负。 磁场反向时，输出为负。
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图6-9 开关型霍尔传感器的外形及其内部集成电路
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图6-10 施密特触发电路的输出特性曲线
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开关型霍尔集成电路的史密特输出特性
回差越大， 回差越大， 抗振动干扰 能力就越强。 能力就越强。
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6.1 霍尔传感器的工作原理 6.1.1 霍尔效应
（a）外形结构 图6-1
（b）图形符号 霍尔元件
霍尔元件是一种半导体四端薄皮， 、 端称为激励电流端 端称为激励电流端， 霍尔元件是一种半导体四端薄皮，1、1′端称为激励电流端， 2、2′端称为霍尔电动势的输出端，其中 、2′端一般应处于 端称为霍尔电动势的输出端， 、 端称为霍尔电动势的输出端 其中2、 端一般应处于 霍尔元件侧面的中点
5.霍尔电动势的温度系数 霍尔电动势的温度系数
霍尔电动势的温度系数α是指在一定磁感应强度和控制电流 温度每变化1 ℃，霍尔电动势的变化率。 下，温度每变化1 ℃，霍尔电动势的变化率。
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6.2 霍尔传感器的测量转换电路
6.2.1 霍尔传感器的基本电路
第6章 霍尔传感器
第6章 霍尔传感器 章
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6.1 霍尔传感器的工作原理 6.2 霍尔传感器的测量转换电路
6.3 霍尔传感器的应用
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教学目标
知识目标： 知识目标： （1）了解霍尔元件的结构和不同参数。 ）了解霍尔元件的结构和不同参数。 （2）掌握霍尔传感器的工作原理及测量转换电路。 ）掌握霍尔传感器的工作原理及测量转换电路。 （3）熟悉霍尔传感器在工程上的应用。 ）熟悉霍尔传感器在工程上的应用。
技能目标： 技能目标： （1）能够使用常用仪器检查霍尔传感器性能，判别其好坏。 ）能够使用常用仪器检查霍尔传感器性能，判别其好坏。 （2）能够运用所学知识设计制作基本检测单元模块电路。 ）能够运用所学知识设计制作基本检测单元模块电路。 （3）能够对制作的模块电路进行简单的测试。 ）能够对制作的模块电路进行简单的测试。
（ 6-2）
RH =ρµ （6-3） ） 式中， 为霍尔元件所用材料的电阻率 为霍尔元件所用材料的电阻率； 为霍尔元件所用材料载流 式中，ρ为霍尔元件所用材料的电阻率；µ为霍尔元件所用材料载流 子的迁移率。 子的迁移率。
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