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文档简介

第九章霍耳传感器 利用半导体材料的霍耳效应而工作 为霍耳传感器 第一节霍耳传感器原理 半导体 置于磁场B 通入电流I 电子受洛伦兹力FL 产生霍耳电场EH 输出霍耳电压UH 被称为霍耳效应 U 结论 霍耳电压 1 与材料有关 2 与电流I有关 3 与磁场B有关 一 霍耳效应 1 霍耳电压与霍耳灵敏度 2 霍耳系数与电阻率 霍耳系数 将前面霍耳电压式中的1 nq定义为霍耳系数RH 即 有 霍耳系数RH和霍耳灵敏度KH的关系 实例之一钳型电流表 I 二 霍耳元件的温度特性及补偿 电阻相对变化 温度低 温度高 升温减小负温度系数 升温增大正温度系数 温度低 温度高 霍耳电压相对变化 砷化铟 硅 锗 碲化铟 锗 1 温度特性 2 温度补偿 1 利用输入回路串电阻进行补偿 在t度下霍耳系数 在t度下输入电阻 由 得 温度引起的霍耳电压增量 显然 当时 温度变化不引起的霍耳电压输出 2 利用输出回路的负载进行补偿 对上式求导 令 即输出电压对温度t的变化率为零 得 结论 用负载进行温度补偿所需负载电阻为 三 霍耳元件的零位特性及补偿 零位特性 霍耳元件在无外加磁场或无控制电流的情况下输出霍耳电压的特性被称为零位特性 1 不等位电压 霍耳元件在无外加磁场B 有控制电流I的情况下出现霍耳电压U0 被称为不等位电压 此时定义不等位电阻 产生原因 焊接 材料不均匀 接触不良等 解决方法 电桥平衡 2 寄生直流电压 在无外加磁场B 有交流控制电流i的情况下本应只出现交流输出 但却出现非不等位电压的直流电压分量 产生原因 焊接差引起整流效应 焊点热容不等 解决方法 改善接触性能和元件散热条件 4 自激场零电压 在无外加磁场B 有控制电流I的情况下 因控制电流I的磁场 自激场 引起的输出霍耳电压 产生原因 电磁感应解决方法 改变输入输出引线布置消除电磁干扰 3 感应电动势 在无控制电流I 仅有外加磁场B变化的情况下 在输出回路中引起的输出电动势 产生原因 霍耳效应解决方法 改变输入输出引线布置消除电磁干扰 第二节集成霍耳传感器 利用集成电路制造工艺 将霍耳元件和测量电路集成在一起的传感器为集成霍耳传感器 优点 可靠性高 体积小 重量轻 功耗低 反应快 一 开关型集成霍耳传感器 I 2 B 0 U2 0 U3 0 UH 0 V1通V2截止 V3截止V4通 V5V6通 V7V8通 结论 检出正向磁场时传感器输出高电平 检出负向磁场或无磁场时传感器输出低电平 3 B 0 二 线性集成霍耳传感器 霍耳元件 输出模拟电压 功能 把输入信号的变化成比例地变成输出模拟电压变化 差分放大 差分放大 第三节霍耳传感器的应用 1 测量磁场通入电流I不变 通过检测UH获得磁场B的大小和方向 一 磁场比例性 利用B与UH的比例关系进行测量 2 测量位移通入电流I不变 将
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