霍尔效应论文

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霍尔效应(含数据处理样版)

霍尔效应(含数据处理样版)

霍尔效应(含数据处理样版)《霍尔效应(含数据处理样版)》霍尔效应啊,这可真是个有趣又神奇的物理现象呢。

你就把它想象成一个小小的交通指挥员,在微观的电子世界里指挥着交通。

咱们先说说霍尔效应是个啥。

在一个通电的导体或者半导体里啊,加上一个垂直于电流方向的磁场,就像在一条热闹的马路上突然竖起了一道无形的墙。

这时候呢,电荷就会受到一个力的作用,开始往两边分开,就好像行人被那道无形的墙挤到两边去了一样。

结果就会在导体或者半导体的两边产生一个电压差,这个电压差就是霍尔电压啦。

这就好比在马路上因为那道无形的墙,两边出现了不同的拥挤程度,一边压力大,一边压力小,这个压力差就类似于霍尔电压呢。

那这个霍尔电压和哪些因素有关呢?它和通过的电流强度、磁场强度还有这个导体或者半导体本身的一些性质有关。

这电流强度就像是马路上车的流量,如果车流量越大,那受到这无形墙影响的时候,两边产生的压力差可能就越大。

磁场强度呢,就像是那道无形墙的强度,墙越坚固,对行人或者车辆的影响肯定就越大呀。

至于导体或者半导体本身的性质,就好比是马路上的路况,是水泥路还是柏油路,是宽马路还是窄马路,这些都会影响到最终两边的压力差或者说霍尔电压的大小。

现在咱们来聊聊数据处理样板吧。

假如你做了个关于霍尔效应的实验,得到了一堆电流、磁场强度和霍尔电压的数据。

这就像是你在马路上统计了不同车流量、不同墙的强度下两边的压力差数据一样。

你得先把这些数据整理好,可不能像一团乱麻似的随便放着。

比如说你可以把电流值从小到大排列,把对应的磁场强度和霍尔电压值也跟着排好队。

这就像是把不同车流量的情况按照从小到大的顺序排好,对应的墙的强度和压力差数据也跟着排好队一样。

然后呢,你可以试着找出它们之间的关系。

你看啊,如果把电流值当作横坐标,霍尔电压值当作纵坐标,画在一个坐标纸上,你可能会发现它们之间会呈现出一种线性关系呢。

这就像是你在地图上把车流量和压力差的数值画出来,发现它们之间有某种规律一样。

霍尔效应综述(物理专业毕业论文)[管理资料]

霍尔效应综述(物理专业毕业论文)[管理资料]
上面讨论的是N型半导体样品产生的霍尔效应,B侧面电位比A侧面高;对于P型半导体样品,由于形成电流的载流子是带正电荷的空穴,与N型半导体的情况相反,A侧面积累正电荷,B侧面积累负电荷,,此时,A侧面电位比B侧面高。由此可知,根据A、B两端电位的高低,就可以判断半导体材料的导电类型是P型还是N型。
由()式可知,如果霍尔元件的灵敏度 已知,测得了控制电流I和产生的霍尔电压 ,则可测定霍尔元件所在处的磁感应强度为 。
当霍尔元件的材料和厚度确定时,设:
()
将式()代入式()中得:
()
式中: 称为元件的灵敏度,它表示霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下的霍尔电势大小,其单位是 , 一般要求 愈大愈好。由于金属的电子浓度 很高,所以它的RH或KH,都不大,因此不适宜作霍尔元件。此外元件厚度d愈薄,KH愈高,所以制作时,往往采用减少d的办法来增加灵敏度,但不能认为d愈薄愈好,因为此时元件的输入和输出电阻将会增加,这对霍尔元件是不希望的。
,一快长为l、宽为b、厚为d的N型单晶薄片,置于沿Z轴方向的磁场 中,在X轴方向通以电流I,则其中的载流子—电子所受到的洛仑兹力为
()
式中 为电子的漂移运动速度,其方向沿X轴的负方向。e为电子的电荷量。 指向Y轴的负方向。自由电子受力偏转的结果,向A侧面积聚,同时在B侧面上出现同数量的正电荷,在两侧面间形成一个沿Y轴负方向上的横向电场 (即霍尔电场),使运动电子受到一个沿Y轴正方向的电场力 ,A、B面之间的电位差为 (即霍尔电压),则
关键词:霍尔效应 霍尔效应副效应 反常霍尔效应 整数霍尔效应 分数霍尔效应 霍尔元件
Summary of Hall effect
Abstract:This article mainly narrates the Hall effect principle, the condition which the Hall effect produces, Hall effect several kind of vice-effects: The distress seat of monarchical government Howson effect, can the Si special effect be supposed, in the discipline - - Leduc effect, the equipotential not to cause potential difference. Surveys the Hall part's zero position through the Hall effect experiment (not equipotential line) the electric potential and not the equipotential line resistance, surveys the Hall voltage and the operating current relations, surveys the Hall voltage and the exciting current relations, surveys in the electro-magnet air gap the magnetic induction intensity distribution. From the unusual Hall effect's background, the definition as well as the unusual Hall effect's prospects for development make the elaboration; Through the integer Hall effect elaboration, the score Hall effect's elaboration, has made the introduction variously to Hall effect's prospects for development. Finally to the Hall part's development, the use makes the detailed introduction.

霍尔效应在无功功率表应用论文

霍尔效应在无功功率表应用论文

霍尔效应在无功功率表中的应用探究摘要:霍尔效应是1879年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。

阐述了霍尔效应的原理,霍尔元件的特点和分类以及在各个领域中的应用。

在电力测量中,用普通的电压、电流线圈构成的功率表测量精度低、反应速度慢,不能满足精度要求。

为了提高无功功率的测量精度,本文将霍尔传感器引入无功功率的测量中,介绍了霍尔效应、霍尔传感器工作原理、无功功率理论及霍尔式功率表的制作原理,为电力无功功率的快速、精确测量提供了理论依据。

关键词:霍尔效应;无功功率;传感器;功率表中图分类号:o472.6 文献标识码:a文章编号:1007-9599(2011)24-0000-02the application study of hall effect in the reactive power meterzhang cuiming(shijiazhuang vocational and technologyinstitute,shijiazhuang050081,china)abstract:hall effect is found in the 1879u.s.physicist,hall graduate student to do research carrier conductor in a magnetic field by the force experiments.on hall effect principles,characteristics and classification of the hall element,as well as applications in various fields.powermeasurement,with a common voltage,current coil constitute the power meter measurement accuracy is low,the reaction is slow,can not meet the accuracy requirements.order to improve the measurement accuracy of the reactive power,hall sensors into the measurement of reactive power,hall effect,hall sensor working principle,the reactive power theory and the hall of power production principle,for the powerfast,accurate measurements of the reactive power provides a theoretical basis.keywords:hall effect;reactive power;sensor;power meter 伴随电力电子技术的快速发展,家庭和企业中不断引入各种各样的电子设备,使电路越来越复杂,电路的精确测量也越来越受到重视。

霍尔效应实验的应用与拓展—论文

霍尔效应实验的应用与拓展—论文

学号:***********某某某某某某某学院学年论文专业:*********年级:20**级姓名:*******指导教师:*******完成学期:20**-20**第**学期霍尔效应实验应用与拓展摘要:霍尔效应实验是物理专业学生的一个重要实验。

本文详细介绍了霍尔效应的实验原理、霍尔效应的发现、本质以及霍尔实验的应用及霍尔实验的拓展。

关键词:霍尔效应;测量方法;应用发展前景With the development of experimentalapplication of Hall effectAbstract: Hall Effect experiment is an important experiment physics majors. This paper introduces the experimental principle, the Hall Effect of the discovery of the Hall Effect, nature and application and Hall experimental development.Key words: Hall Effect; Measuring method; Applied prospects for development引言随着半导体物理学的迅速发展,霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。

通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。

若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系,还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。

如今,霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段,而且随着电子技术的发展,利用该效应制成的霍尔器件,由于结构简单、频率响应宽、寿命长、可靠性高等优点,已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。

在工业生产要求自动检测和控制的今天,作为敏感元件之一的霍尔器件,将有更广阔的应用前景。

霍尔效应实验论文

霍尔效应实验论文

题目:霍尔效应的应用摘要:霍尔效应(Hall effect )是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应这个现象是美国物理学家霍尔于1879年发现的,后被称作为霍尔效应;本文通过叙述霍尔效应以及霍尔效应测螺线管磁场的实验,简单介绍了霍尔效应的基本原理和霍尔效应在测量磁场方面的应用,以及电磁测量实验的基本思想,目前霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段,而且利用半导体的霍尔效应制成的器件已广泛的应用于磁场的测量,非电量电测,自动控制和信息处理等方面。

关键词:电磁测量 霍尔效应 原理 应用正文:一、实验目的:1.了解霍耳效应实验原理以及有关霍耳器件对材料要求的知识。

2.学习用“对称测量法”消除副效应的影响,测量试样的S H I V - 和M H I V -和B - X 曲线。

二、实验仪器:双踪道电源一台、直流稳压电源一台、低点势直流电位差计一台、光点检流计一台、安培表两台、电阻箱三台,换向开关三个、单刀单掷开关一个、螺线管一个、标准电池一个,导线若干。

三、实验原理:1.霍耳效应霍耳效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。

当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场,即霍耳电场H E 。

如图1所示的半导体试样,若在x 方向通以电流S I ,在z 方向加磁场B ,则在y 方向即试样 A A '- 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。

电场的指向取决于试样的导电类型。

对图1(a )所示的N 型试样,霍耳电场逆y 方向,(b )的P 型试样则沿y 方向。

即有:显然,霍耳电场H E 是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力H eE 与洛仑兹力B v e 相等,样品两侧电荷的积累就达到动态平衡,故有:B v e E e H ∙∙=∙ (1)其中H E 为霍耳电场,v 是载流子在电流方向上的平均漂移速度。

关于霍尔效应的论文

关于霍尔效应的论文

关于霍尔效应的论文一:基本概念美国物理学家霍尔于1879年在实验中发现,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。

这个电势差也被叫做霍尔电势差。

二:基本原理霍尔效应是磁电效应的一种,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这个电势差就被叫做霍尔电势差。

导体中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。

正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。

平行电场和电流强度之比就是电阻率。

此外,大量的研究揭示:参加材料导电过程的不仅有带负电的电子还有带正电的空穴。

方便起见,假设一导体为长方体,长度为a ,b ,c .磁场垂直ab 平面,电流经过ad,则I=nqv(ad),n为电荷密度。

设霍尔电压VH,导体沿霍尔电压方向的电场为VH/a,设磁场强度为B。

则由qVH/a=qvB得VH=vBa,把v=i/nqad带入得VH=iB/nqd.因此,对于一个已知霍尔系数的导体,通过一个已知方向、大小的电流,同时测出该导体两侧的霍尔电势差的方向与大小,就可以得出该导体所处磁场的方向和大小。

三:霍尔效应的主要应用根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒体,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。

讫今为止,已在现代汽车上广泛应用的霍尔器件有:在分电器上作信号传感器、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、液体物理量检测器、各种用电负载的电流检测及工作状态诊断、发动机转速及曲轴角度传感器、各种开关,等等。

例如:汽车点火系统,设计者将霍尔传感器放在分电器内取代机械断电器,用作点火脉冲发生器。

这种霍尔式点火脉冲发生器随着转速变化的磁场在带电的半导体层内产生脉冲电压,控制电控单元(ECU)的初级电流。

霍尔效应实验报告优秀4篇

霍尔效应实验报告优秀4篇

霍尔效应实验报告优秀4篇实验四霍尔效应篇一实验原理1.液晶光开关的工作原理液晶的种类很多,仅以常用的TN(扭曲向列)型液晶为例,说明其工作原理。

TN型光开关的结构:在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶,液晶分子的形状如同火柴一样,为棍状。

棍的长度在十几埃(1埃=10-10米),直径为4~6埃,液晶层厚度一般为5-8微米。

玻璃板的内表面涂有透明电极,电极的表面预先作了定向处理(可用软绒布朝一个方向摩擦,也可在电极表面涂取向剂),这样,液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里;电极表面的液晶分子按一定方向排列,且上下电极上的定向方向相互垂直。

上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用,趋向于平行排列。

然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直,所以从俯视方向看,液晶分子的排列从上电极的沿-45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿+45度方向排列,整个扭曲了90度。

理论和实验都证明,上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质,即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时,偏振方向会旋转90度。

取两张偏振片贴在玻璃的两面,P1的透光轴与上电极的定向方向相同,P2的透光轴与下电极的定向方向相同,于是P1和P2的透光轴相互正交。

在未加驱动电压的情况下,来自光源的'自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光,该线偏振光到达输出面时,其偏振面旋转了90°。

这时光的偏振面与P2的透光轴平行,因而有光通过。

在施加足够电压情况下(一般为1~2伏),在静电场的作用下,除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外,其他液晶分子趋于平行于电场方向排列。

于是原来的扭曲结构被破坏,成了均匀结构。

从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转,保持原来的偏振方向到达下电极。

这时光的偏振方向与P2正交,因而光被关断。

由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过,加上电场的时候光被关断,因此叫做常通型光开关,又叫做常白模式。

霍尔效应实验论文霍尔效应论文

霍尔效应实验论文霍尔效应论文

霍尔效应实验论文霍尔效应论文差分霍尔效应加速度测量方法及其线性实验模拟摘要:对磁场中对称结构的霍尔元件的输出特性进行研究,提出一种差分霍尔效应加速度测量方法。

基于线性霍尔元件和圆柱形永磁体设计加速度测量模型,两个霍尔元件与磁体构成对称互补结构,以差分方式输出信号电压。

建立加速度与输出电压的线性关系,实现以非接触的方式测量加速度。

模型的对称互补式设计,减小了非线性因素对测量的影响,改善了输出线性度。

差分式电压输出,能够抑制共模干扰和零点漂移,并提高了信号幅度。

对模型进行线性模拟实验,实验结果符合理论结论。

数据分析显示,测量方法具有较高灵敏度和线性度。

关键词:加速度;测量方法;测量模型;差分霍尔效应;非接触式Differential Hall-effect Acceleration Measurement Method andIts Linear Experimental SimulationLI Faming,QIU Zhaoyun,JIANG Guangdong(Weifang Medical University,Weifang,261053,China)Abstract:Output characteristics Hall element in the magnetic field symmetry structure are studied,aHall-differential acceleration measurement method ofimpact-resistant mutant is proposed.An acceleration measurement model is designed based on the linear Hall elements and the cylindrical permanent magnet,two Hall elements and the magnets constitute a symmetric complementary structure,and output signal voltage differentially.The linear relationship between acceleration and output voltage are established to achieve a non-contact way of measuring acceleration.The model′s symmetric complementary design reduces the non-linear effects of factors on the measurement and improves output linearity.Differential voltage output of the model can suppress common mode interference and zero drift,and improve the signal amplitude.Linear simulations are put on the model,and experimental study results are in line with the theoretical conclusions.Analysis of data shows that the experimental results are with high sensitivity and linearity.Keywords:acceleration;measurement method;measurement model;differential Hall-effect;non-contact0 引言技术成熟的微机械式加速度传感器大致分为应变式[1]、容感式[2]、热感式[3]三种。

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霍尔效应实验应用与拓展作者:(东南大学,交通学院南京)摘要:1.了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。

2.学习用“对称测量法”消除副效应的影响,测量并绘制试样的V H-I S和V H-I M曲线。

3.确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

4.霍尔元件的应用与当前发展状况。

关键词:霍尔效应测量方法应用发展前景Hall effect experimental application and thedevelopment(Department of transportation Southeast University, Nanjing 210096)Abstract: 1. To understand hall effect experiment principle and relevant hall element on the material requirements of knowledge. 2. Learn to use "symmetrical measurement method" to eliminate the effect of vice, measuring and map sample of VH - Po and VH - IM curve. 3. Determine the sample of conductive type, carriers concentration and mobility. 4. Hall element the application and current development situation.key words: hall effect measuring method applied prospects for development一.概述:随着半导体物理学的迅速发展,霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。

通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。

若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系,还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。

如今,霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段,而且随着电子技术的发展,利用该效应制成的霍尔器件,由于结构简单、频率响应宽(高达10GHz)、寿命长、可靠性高等优点,已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。

在工业生产要求自动检测和控制的今天,作为敏感元件之一的霍尔器件,将有更广阔的应用前景。

了解这一富有实用性的实验,对日后的工作将有益处。

一.霍尔效应原理1879年霍尔在实验中发现:在均匀强磁场B中放入一块板状金属导体,并与磁场B方向垂直如图1,在金属板中沿与磁场B垂直的方向通以电流I的时候,在金属板上下表面之间会出现横向电势差UH 这种现象称为霍尔效应,电势差UH 称为霍尔电势差。

进一步的观察实验还指出,霍尔电势差UH 大小与磁感应强度B和电流强度I的大小都成正比,而与金属板的厚度d成反比。

即UH =RHIB/d (V);式中RH——(m3C-1)仅与导体材料有关,称为霍尔系数。

当时虽然发现了霍尔效应现象,但在发现电子以前,人们不知道导体中的载流子是什么,不能从电子运动的角度加以解释霍尔效应的物理现象,现在我们按电子学理论对霍尔效应做了如下的解释:金属中的电流就是自由电子的定向流动,运动中的电子在磁场中要受到洛仑兹力的作用。

设电子以定向速度运动,在磁场B中,电子就要受到力f=-e 的作用,沿着f所指的方向漂移,从而使导体上表面积累过多的电子,下表面出现电子不足,从而在导体内产生方向向上的电场。

当这电场对电子的作用力-eEH 正好与磁场作用力f相平衡时,达到稳定状态。

霍尔效应被发现后,人们做了大量的工作,逐渐利用这种物理现象制成霍尔元件。

霍尔元件一般采用N型锗(Ge),锑化铟(InSb)和砷化铟(InA)等半导体材料制成。

锑化铟元件的霍尔输出电势较大,但受温度的影响也大;锗元件的输出电势小,受温度影响小,线性度较好。

因此,采用砷化铟材料做霍尔元件受到普遍的重视。

霍尔器件是一种磁传感器。

用它们可以检测磁场及其变化,可在各种与磁场有关的场合中使用。

按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件。

前者输出模拟量,后者输出数字量。

霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。

霍尔器件具有许多优点,它们的结构牢固,体积小,重量轻,寿命长,安装方便,功耗小,频率高(可达1MHZ),耐震动,不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。

霍尔线性器件的精度高、线性度好;霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高(可达μm级)。

取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽,可达-55℃~150℃。

按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。

前者是直接检测出受检测对象本的磁场或磁特性,后者是检测受检对象上人为设置的磁场,用这个磁场来作被检测的信息的载体,通过它,将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等,转变成电量来进行检测和控制。

二.霍尔元件的应用与当前发展状况自从霍尔效应被发现100多年以来,它的应用经历了三个阶段:第一阶段是从霍尔效应的发现到20世纪40年代前期。

最初,由于金属材料中的电子浓度很大,而霍尔效应十分微弱,所以没有引起人们的重视。

这段时期也有人利用霍尔效应制成磁场传感器,但实用价值不大,到了1910年有人用金属铋制成霍尔元件,作为磁场传感器。

但是,由于当时未找到更合适的材料,研究处于停顿状态。

第二阶段是从20世纪40年代中期半导体技术出现之后,随着半导体材料、制造工艺和技术的应用,出现了各种半导体霍尔元件,特别是锗的采用推动了霍尔元件的发展,相继出现了采用分立霍尔元件制造的各种磁场传感器。

第三阶段是自20世纪60年代开始,随着集成电路技术的发展,出现了将霍尔半导体元件和相关的信号调节电路集成在一起的霍尔传感器。

进入20世纪80年代,随着大规模超大规模集成电路和微机械加工技术的进展,霍尔元件从平面向三维方向发展,出现了三端口或四端口固态霍尔传感器,实现了产品的系列化、加工的批量化、体积的微型化。

霍尔集成电路出现以后,很快便得到了广泛应用。

三.霍尔元件应用大致可分为以下几个方向。

1. 测量载流子浓度:根据霍尔电压产生的公式,以及在外加磁场中测量的霍尔电压可以判断传导载流子的极性与浓度,这种方式被广泛的利用于半导体中掺杂载体的性质与浓度的测量上。

2. 测量磁场强度:只要测出霍尔电压VBB’,即可算出磁场B的大小;并且若知载流子类型(n型半导体多数载流子为电子,P型半导体多数载流子为空穴),则由VBB’的正负可测出磁场方向,反之,若已知磁场方向,则可判断载流子类型。

3. 测量电流强度:将图4中霍尔器件的输出(必要时可进行放大)送到经校准的显示器上,即可由霍尔输出电压的数值直接得出被测电流值。

这种方式的优点是结构简单,测量结果的精度和线性度都较高。

可测直流、交流和各种波形的电流。

但它的测量范围、带宽等受到一定的限制。

在这种应用中,霍尔器件是磁场检测器,它检测的是磁芯气隙中的磁感应强度。

电流增大后,磁芯可能达到饱和;随着频率升高,磁芯中的涡流损耗、磁滞损耗等也会随之升高。

这些都会对测量精度产生影响。

当然,也可采取一些改进措施来降低这些影响,例如选择饱和磁感应强度高的磁芯材料;制成多层磁芯;采用多个霍尔元件来进行检测等等。

这类霍尔电流传感器的价格也相对便宜,使用非常方便,已得到极为广泛的应用,国内外已有许多厂家生产。

4. 测量微小位移:若令霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。

图6示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线,将它们固定在被测系统上,可构成霍尔微位移传感器。

从曲线可见,结构(b)在Z<2mm时,VH与Z有良好的线性关系,且分辨力可达1μm,结构(C)的灵敏度高,但工作距离较小。

用霍尔元件测量位移的优点很多:惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。

以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。

5. 压力传感器:霍尔压力传感器由弹性元件,磁系统和霍尔元件等部分组成,如图6所示。

在图6中,(a)的弹性元件为膜盒,(b)为弹簧片,(c)为波纹管。

磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统,如图6中的(a)、(b),也可采用单一磁体,如(c)。

加上压力后,使磁系统和霍尔元件间产生相对位移,改变作用到霍尔元件上的磁场,从而改变它的输出电压VH。

由事先校准的p~f(VH)曲线即可得到被测压力p的值6. 霍尔加速度传感器:图7示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。

在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M,片S的末端b 处固定测量位移的霍尔元件H,H的上下方装上一对永磁体,它们同极性相对安装。

盒体固定在被测对象上,当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时,惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移,产生霍尔电压VH的变化。

可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。

人们在利用霍尔效应开发的各种传感器,磁罗盘、磁头、电流传感器、非接触开关、接近开关、位置、角度、速度、加速度传感器、压力变送器、无刷直流电机以及各种函数发生器、运算器等,已广泛应用于工业自动化技术、检测技术和信息处理各个方面。

仅在汽车的电子系统中,使用霍尔IC的就有十几处。

如点火控制、发动机速度检测、燃料喷射控制、底盘控制、门锁控制以及方位导航控制等。

除了己非常成熟的双极型霍尔IC外,应用CMOS和Si CMOS技术的霍尔产品业已广泛使用,MOS 霍尔IC的功耗更低,功能更强。

霍尔IC的种类较多,大致可分为霍尔线性IC和霍尔开关IC。

前者的输出与磁场成正比,用于各种参量的测量:后者的输出为高、低电平两利,状态,常用于无刷电机和汽车点火装置中。

此外,大功率的霍尔IC的应用也非常广泛,它将功率驱动级和各种保护电路集成到霍尔IC中,使得器件具有很强的驱动能力,它们可直接驱动无刷电动机,也常用在汽车中作开关器件。

在实际使用中,经常将霍尔集成电路(有时也用霍尔元件)与永磁体、软磁材料等封装在一起,组成适用于特定应用场合的霍尔传感器组件。

在国内,除南京中旭微电子公司可大量生产霍尔集成电路、营口华光传感元件厂可批量生产薄膜磁阻器件、西南应用磁学研究所可批量生产威根德器件外,其余各类也有研制和小批量生产。

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