什么是霍爾元件
霍爾元件是應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。一般用于電機(jī)中測定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,如錄像機(jī)的磁鼓,電腦中的散熱風(fēng)扇等;是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器,已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族,并已得到廣泛的應(yīng)用。
霍爾元件分類
按照霍爾元件的功能可將它們分為: 霍爾線性器件 和 霍爾開關(guān)器件 。前者輸出模擬量,后者輸出數(shù)字量。
按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為:直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性,后者是檢測受檢對象上人為設(shè)置的磁場,用這個磁場來作被檢測的信息的載體,通過它,將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等,轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。
霍爾元件工作原理
霍爾元件應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。
所謂霍爾效應(yīng),是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時,產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時,若在垂直于電流的方向施加磁場,則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯,而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。
利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計制成多種傳感器?;魻栯娢徊頤H的基本關(guān)系為:
UH=RHIB/d (1) RH=1/nq(金屬) (2)
式中 RH――霍爾系數(shù);n――單位體積內(nèi)載流子或自由電子的個數(shù);q――電子電量;I――通過的電流;B――垂直于I的磁感應(yīng)強(qiáng)度;d――導(dǎo)體的厚度。
對于半導(dǎo)體和鐵磁金屬,霍爾系數(shù)表達(dá)式和式(2)不同。
由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場,其大小和導(dǎo)線中的電流成正比,故可以利用霍爾元件測量出磁場,就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是不和被測電路發(fā)生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合于大電流傳感。
若把霍爾元件置于電場強(qiáng)度為E、磁場強(qiáng)度為H的電磁場中,則在該元件中將產(chǎn)生電流I,元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差和電場強(qiáng)度E成正比,如果再測出該電磁場的磁場強(qiáng)度,則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH確定。
利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。
如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上,當(dāng)裝在運(yùn)動物體上的永磁體經(jīng)過它時,可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運(yùn)動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù),則可以確定其運(yùn)動速度。
霍爾元件作用及應(yīng)用
霍爾元件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。
線性霍爾元件的應(yīng)用:
1、數(shù)學(xué)運(yùn)算器方面的應(yīng)用:乘法、除法、倒數(shù)電路、開方電路
2、電流測量的應(yīng)用:直流電流與交流電流的測量
3、電壓測量的應(yīng)用:直流電壓和交流電壓的測量
4、功率測量的應(yīng)用:直流功率的交流功率的測量
5、功率因數(shù)測量的應(yīng)用
6、磁場的測量:直流磁場和交流磁場的測量
7、線圈匝數(shù)的測量:霍爾檢零式線圈匝數(shù)的測量和霍爾直接檢式線圈匝數(shù)的測量
8、異步電動機(jī)參數(shù)中的應(yīng)用
9、磁性材料矯頑力的測量:測量磁性矯頑力和測量機(jī)械零件硬度
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