传感器与检测技术霍尔传感器课件

1、传感器与检测技术霍尔传感器课件Copyright 2004 WUT. All Rights Reserved.传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件第七章第七章 霍尔传感器霍尔传感器传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件第一节第一节 霍尔效应霍尔效应 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件 HHqEF 当达到动态平衡时当达到动态平衡时HHLEvBFFbUEHHqvBFL传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件vBEH bdIjEHHxEv X为电荷的迁移率（为电荷的迁移率（m /vs）dBIxBbdIxbbvBbEUHH xRHdBIRUHH传感器与检测技术传感器

2、与检测技术霍尔传感器课件 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件IBKUHH dRKHH传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件第二节第二节 霍尔元件的基本特性霍尔元件的基本特性 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件 当霍尔元件的控制电流为当霍尔元件的控制电流为IN时，若元件所处时，若元件所处位置磁感应强度为零，则它的霍尔电势应该为零，位置磁感应强度为零，则它的霍尔电势应该为零，但实际不为零。这时测得的空载霍尔电势称不等但实际不为零

3、。这时测得的空载霍尔电势称不等位电势。位电势。 产生这一现象的原因有：产生这一现象的原因有： （1）霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上；）霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上；（2）半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何）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。尺寸不均匀。（3）控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布等。）控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布等。传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件不等位电势是由霍尔电势不等位电势是由霍尔电势c和和d之间的电阻之间的电阻ro决定的，称为决定的，称为不等位电阻不等位电阻 HIUr00传感器与检测技术传感器

4、与检测技术霍尔传感器课件 其产生的原因有：其产生的原因有：（1）控制电极和霍尔电极与基片的连接属）控制电极和霍尔电极与基片的连接属于金属与半导体的连接，这种连接是非于金属与半导体的连接，这种连接是非完全欧姆接触时。会产生整流效应；完全欧姆接触时。会产生整流效应；（2）控制电流和霍尔电势都是交流时，经）控制电流和霍尔电势都是交流时，经整流效应，它们各自都在霍尔电极之间整流效应，它们各自都在霍尔电极之间建立直流电势。建立直流电势。（3）两个霍尔电极焊点的不一致，造成两）两个霍尔电极焊点的不一致，造成两焊点热容量、散热状态的不一致，因而焊点热容量、散热状态的不一致，因而引起两电极温度不同产生温差电势

5、，也引起两电极温度不同产生温差电势，也是寄生直流电势的一部分。是寄生直流电势的一部分。传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件5. 寄生感应电势寄生感应电势 当控制电流当控制电流I为交变电流时，此电流形成为交变电流时，此电流形成的交变磁场在电极引线上要产生寄生感的交变磁场在电极引线上要产生寄生感应电势。为了减小寄生感应电势，要求应电势。为了减小寄生感应电势，要求各电极引线尽可能短，且布线合理以减各电极引线尽可能短，且布线合理以减少磁交链。少磁交链。 6. 6. 霍尔电势温度系数霍尔电势温度系数 在一定磁感应强度和控制电流下，温度每在一定磁感应强度和控制电流下，温度每变化变化11时，霍尔电

6、势变化的百分率称霍尔时，霍尔电势变化的百分率称霍尔电势温度系数。电势温度系数。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件三、误差及其补三、误差及其补偿偿 1、零位误差及其补偿 霍尔元件在控制电流I=0或磁场B=0时出现的霍尔电压UH，称之为零位误差。 （1）直流寄生电势）直流寄生电势 霍尔元件控制电流或霍尔电压两引线电极焊点大霍尔元件控制电流或霍尔电压两引线电极焊点大小不等、热容量不同，或接触不良、欧姆电阻大小小不等、热容量不同，或接触不良、欧姆电阻大小不等，因而引起温差电势。提高电极焊点结构上的不等，因而引起温差电势。提高电极焊点结构上的对称性，保持电极引线接触良好，且散热条件相同，对

7、称性，保持电极引线接触良好，且散热条件相同，可以减小这种直流寄生电势。可以减小这种直流寄生电势。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件 （2）寄生感应电势）寄生感应电势 当控制电流当控制电流I I为交变电流时，此电流形成的为交变电流时，此电流形成的交变磁场在电极引线上要产生寄生感应电势。交变磁场在电极引线上要产生寄生感应电势。为了减小寄生感应电势，要求各电极引线尽为了减小寄生感应电势，要求各电极引线尽可能短，且布线合理以减少磁交键。可能短，且布线合理以减少磁交键。 （3）不等位电势）不等位电势 不等位电势与霍尔电势具有相同的数量级，不等位电势与霍尔电势具有相同的数量级，有时甚至超过霍

8、尔电势。实用中，若想消有时甚至超过霍尔电势。实用中，若想消除不等位电势极其困难的，因而只有采用除不等位电势极其困难的，因而只有采用补偿的方法。由于不等位电势由不等位电补偿的方法。由于不等位电势由不等位电阻产生，因而可以用分析电阻的方法找到阻产生，因而可以用分析电阻的方法找到一个不等位电势的补偿方法。一个不等位电势的补偿方法。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件霍尔元件不等位电势原理图霍尔元件不等位电势原理图 （a）不对称电极）不对称电极（b）电极等效电桥）电极等效电桥 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件不等位电势补偿电路不等位电势补偿电路 （a）是电阻值较大的桥臂上并联

9、电阻）是电阻值较大的桥臂上并联电阻（b）是在两相邻桥臂上并联电阻，以增加）是在两相邻桥臂上并联电阻，以增加电极等效电桥的对称性。电极等效电桥的对称性。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件 2、温度误差及其补偿、温度误差及其补偿 电路中用一个分流电阻电路中用一个分流电阻rT与霍尔元件的控制电极与霍尔元件的控制电极相并联。当霍尔元件的输入电阻随温度升高而增相并联。当霍尔元件的输入电阻随温度升高而增加时，旁路分流电阻自动加强分流，减小了霍尔加时，旁路分流电阻自动加强分流，减小了霍尔元件的控制电流元件的控制电流I，从而达到补偿的目的。，从而达到补偿的目的。 选择温度系数小的选择温度系数小的

10、霍尔元件霍尔元件 ；采取恒温措施；采取恒温措施；采用恒流源供电采用恒流源供电 。传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件四、测量电路四、测量电路 1. 线性型测量电路线性型测量电路 U0正比于磁感应强度，输出电压与正比于磁感应强度，输出电压与外加磁感应强度呈线性关系。外加磁感应强度呈线性关系。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件2. 开关型测量电路开关型测量电路 U0为开关量，差动放大器工作在开环状态。为开关量，差动放大器工作在开环状态。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件第三节第三节 集成霍尔传感器及应用集成霍尔传感器及应用传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传

11、感器课件一、开关型霍尔传感器的组一、开关型霍尔传感器的组成成传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件输出电平与磁感应强度输出电平与磁感应强度 之间的关系之间的关系开关型集成霍尔传感开关型集成霍尔传感器输出电平具有迟滞器输出电平具有迟滞现象，其回差宽度现象，其回差宽度B=BHBL。B越越小，电平转移灵敏度小，电平转移灵敏度就越高；反之，就越高；反之，B越越大，输出电平抗干扰大，输出电平抗干扰能力越强。能力越强。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件二、应用二、应用 1.1.国产国产CS835 霍尔无触点开关霍尔无触点开关 B00，V VT T导通，导通，V V0 0=0=0B=0

12、， V VT T截止，截止，V V0 0=1=1可作安保设备用。集成器可作安保设备用。集成器件装在门框上，永磁体装件装在门框上，永磁体装门上。门打开时，开关输门上。门打开时，开关输出高电平，门铃响。出高电平，门铃响。 传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件2.2.国产国产CS3120CS3120高温霍尔传感器的外型结构高温霍尔传感器的外型结构面对面对磁场磁场传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件思考题：思考题：用开关型霍尔传感器测量电动用开关型霍尔传感器测量电动小汽车的路程和速度。小汽车的路程和速度。传感器与检测技术传感器与检测技术霍尔传感器课件 妈妈新开了个淘宝店，欢迎前来捧场妈妈新开了个淘宝店，欢迎前来捧场 妈妈的淘宝点开了快半年了，主要卖的是毛绒玩具、坐垫、抱枕之类的，妈妈的淘宝点开了快半年了，主要卖的是毛绒玩具、坐垫、抱枕之类的，但生意一直不是很好，感觉妈妈还是很用心的，花了不少功夫，但是就是没但生意一直不是很好，感觉妈妈还是很用心的，花了不少功夫，但是就是没有人气，所以我也来出自己的一份力，帮忙宣传一下。有