霍尔元件的工作原理及结构

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霍尔元件的工作原理及结构

霍尔元件的工作原理及结构-标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

霍尔元件的工作原理及结构

如图1所示.—块高为1、宽为5、厚为6的半导体。存外加磁场B作用下,

当商电流J流过时.运动屯子受洛伦兹力的作用而偏向一侧,使该侧形成电子的积

累,与它对义的侧面由于电了浓度下降。出现了正电荷·。这样,在两侧面间就形成了—‘个电场。运动

电子在受洛伦兹力的同时,又受电场力的作用.最后当这两力作用相等时,电子的积

累达到动态平衡,这时两侧之间建立电场,称霍尔电场民,相应的电压称霍尔电压uEI。上述这种现象称霍尔效应。经分析推导得霍尔电压

式中M—半导体单位体积中的载流子数;

‘—一电子电量;

K M——程尔元件灵饭度,J(M一1/MrJ。

二·、霍尔元件的材料及结构特点

根报雀尔效应原理做成的器件贴片钽电容叫做程尔元件。霍尔元件—般采用具有N型的锗、锑化钥

和砷化钢等十导体单品材料制成。锑化铜元件的输出较大.促受温度的影响也较大。铬元件

的输小虽小,但它的温度性能和线性度却比较好。砷化姻元件的输出信号没有锑化姻元件大,

但是受温度的影响印比锑化姻的要小,而且线性度也较好。因此,以砷化钡为霍尔元件的材料

得到曾遏放用。

霍尔元件结构很简单、是‘种半导体凹端薄片,它由霍尔片、引线和壳体组成。霍

尔片的相对两侧对称地焊上两对电极引出线,如图10—2(a)所示。其小,一对(altj端)称为激励电流

端25外一对(c、J端)称为霍尔电势输出端,引线焊接处要求接触电阻小,而量呈现纯电阻件

质(欧姆接触)。霍尔片—般用非磁件金届、陶瓷或环氧树脂封装。

(一)输入电阻R,

霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值,队儿欧到几百欧,视不问型

号的元件而定。温度升高,输入电钽电容阻变小,从而使输入电流变大,最终引起猩尔屯势变化。

为广减少这种影响,最好采用恒流源作为激励源。

(二)输出电阻只。

两个留尔屯势输出端之间的电阻称为输出电阻,它的数值与输入电阻属同一数量级,它也

随温度改变而改变。选择适当的负载电阻RL与之匹配,uJ以使出温度引起霍尔电势的漂移减

至最小。

(三)最大激励电流JM

由于霍尔电势随激励电流增大而沼大,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,因此每种型号

的元件均规定丁相应的最大激励电流,它的数值为几毫安至几百毫安。

(曰)R敏曰xH

f(M=ZH/(J.B),它的数值约为10 n、V/(1nA.I’)。

(五]最大磁感应强废Bm

磁感应强度为BMDf,霍尔吧势的非线性误差将明显增大

(六)不等位电努

在额定激励电流卜,当斯麦迪电子外加磁场为零时,霍尔输出端之间的开路电压称为不等位电势,这是

由于d个电极的几何尺寸不对称引起的,使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起的误差。

(七]霍尔电势温度系数

在定磁场强度和激励电流的作用下,温度每变化1Yj时霍尔电势变化的日分数称为霍

尔电势温度系数,它与霍尔元件的材料有关。cjmc%ddz

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