霍爾元件是磁傳感器,其道理基于霍爾效應,霍爾傳感器將磁場的變更轉換為電位差的變更。本文先容霍爾元件的道理、布局、操縱方式和操縱電路等。

一、霍爾效應



       如圖1所示,霍爾效應是指將電流I 通至一物資,并對與電流成正角之標的目的施加磁場B 時,在電流與磁場二者之直角標的目的所發生的電位差V 之景象。此電壓是在以下環境下所發生的,有磁場B 時,因為弗萊銘(Fleming)左手定章,使洛仁子力(便可使流過物資中之電子或正孔向箭頭標記所示之標的目的曲折的氣力:(Lorentz force)發生感化,而將電子或正孔擠向牢固輸入端子之一面時所發生。

電位差V 之巨細凡是決議于洛仁子力與藉所發生之電位差而將電子或正孔推回之力(亦即前者之力即是后者之力),并且與電流I 乘以磁場B 之積成比例。比例常數為決議于物資之霍爾常數除以物資在磁場標的目的之厚度所得之值。
       在平板半導體介質中,電子挪動(有電場)的標的目的,將因磁力的感化(有磁場) ,而轉變電子行進的標的目的。若電場與磁場相互垂直時,其傳導的載子(電子或電洞) ,將集合于平板的高低兩邊,因此構成電位差存在的景象。該電位差即霍爾電壓(霍爾電壓)在現實的霍爾組件中,普通操縱物資中之電流載子為電子的N 型半導體材料。將必然之輸入施加至霍爾組件時之輸入電壓,操縱上述之干系予以闡發時,能夠獲致以下的論斷:
(1) 材料性子與霍爾系數乘以電子挪動度之積之平方根成反比。
(2) 材料之外形與厚度之平方根之倒數成反比。
       因為上述干系,現實的霍爾組件中,可將霍爾系數及電子挪動度大的材料加工成薄的十字形予以制成。


       圖2系表現3~5 端子之霍爾組件的操縱方式,在三端子霍爾元件之輸入能夠發生輸入端子電壓之大抵一半與輸入旌旗燈號電壓之和的電壓,而在四端子及五端子霍爾組件中,在道理上固然能夠免去輸入端子電壓的影響,但現實上即便在無磁場時,也有原由于組件外形之不均衡等身分之不均衡電壓存在。


二、品種及接法
機關:
無死心型
死心型
測試用探針霍爾集成電路
接法:
三端子組件
四端子組件
五端子組件
霍爾元件供電:


三、操縱
組件有以下三種用法
(A) 事前使必然電流流過霍爾組件,用以檢出磁場或變更成磁場之別的物理量之方式。
(B) 操縱組件之電流、磁場及作為其變量之該兩種量的乘法感化之方式。
(C) 操縱非相反性(即在必然磁場中,使與輸入端子通以電流時所得之輸入同標的目的之電流流過輸入端子時,在輸入端子會發生與最后之電壓反標的目的之霍爾電壓的景象)之方式。
      上述各類操縱方式之詳細例參照前述磁電變更組件之用處之項所述。在這些詳細例中,有不少在組件之活絡度及溫度特征上,霍爾組件構成1 匝(Turn)之線圈有毛病而難以合適適用。但操縱霍爾探針測定磁場因屬于比擬簡潔的用法,已定型,別的比方無電刷馬達(霍爾馬達)開關等也逐步進入適用的階段,磁頭的制作也有人測驗考試過。