图4-5-1 霍尔效应原理图
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3.4.1 霍尔效应
霍尔效应演示
D
A B
C
当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的
作用，向内侧偏移，在半导体薄片C、D方向的端
面之间建立起霍尔电势EH。
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3.4.1 霍尔效应
D
EH
C
洛伦磁力作用下的电子流轨迹。
3.4.1 霍尔效应
磁场力 F qvB 电场力 F qEH
模块三 传感器原理及检测实训
霍尔传感器
3.4 霍尔传感器
3.4.1 霍尔效应 3.4.2 霍尔传感器组成与基本特性 3.4.3 霍尔传感器的应用 3.4.4 测量误差及补偿办法 3.4.5 直流激励时霍尔传感器位移特性实验
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3.4.1 霍尔效应
半导体薄片置于磁场 中，当有电流流过时，在 垂直于电流和磁场的方向 上将产生电动势，这种物 理现象是美国物理学家霍 尔发现的，故称为霍尔效 应，相应的电动势被称为 霍尔电动势，半导体薄片 称为霍尔片或霍尔元件。
➢ 霍尔片 — — 半导体薄片(因为d小，KH大，l/b=2时KH最大) ➢ 引线 — — 激励电极(短边端面)引线1、1'
霍尔电极(长边端面)引线2、2'
➢ 封装外壳 — — 陶瓷或环氧树脂
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3.4.2 霍尔传感器组成与基本特性
2、电路部分 (1) 基本电路 (2) 霍尔元件的输出电路 (3) 输出叠加连接方式
2、利用U H 与 B 的关系
可用于测量磁场及可 转换为磁场的其它物理量
UH ~ B
图4-5-7 霍尔式钳形电流表
BKB Ix U 0 K H I B K H K B I I x K I x ( K K H K B I )
3.4.3 霍尔传感器的应用
灵敏度改变办法：
(1) 改变控制电流 I
霍尔元件
3.4.3 霍尔传感器的应用
霍尔元件 磁铁
霍尔高斯计（特斯拉计）的使用
3.4.3 霍尔传感器的应用
测量铁心 气隙的B值
霍尔元件 霍尔传感器用于测量磁场强度
3.4.3 霍尔传感器的应用
应用实例3、霍尔转速表
在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的
一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转
3.4.3 霍尔传感器的应用
当磁铁的有效磁极接近、 并达到动作距离时，霍尔 式接近开关动作。霍尔接 近开关一般还配一块钕铁 硼磁铁。
3.4.3 霍尔传感器的应用
n= 60 f 4
(r/min)
T
霍尔式接近开关用于转速测量演示
软铁分流翼片
开关型霍尔IC
3.4.3 霍尔传感器的应用
应用实例2、霍尔特斯拉计(高斯计)
(2) 改变载流导线绕在环形铁心上的周数 — — 改变 KB
因为 NI /Rm BS
所以 N B U H （增加周数可使灵敏度增加n倍）
3、利用 U
与 IB 的关系
H
可进行乘法运算或功率测量
iKIUbmsint BK BIbmsint
u KHiB
u K U b Ib c o s K U b Ib c o s2t
尔元件的特性； (2) 提高磁场的磁感应强度 B 和增大激励电流 I ，也可获得
较大的霍尔电势。但 I 的增大受到元件发热的限制； (3) 霍尔传感器动态性能好。
(4) 例4.5-1 P125
3.4.3 霍尔传感器的应用
1、利用U H 与 I 的关系
可用于直接测量电流 和能转换为电流的其它物 理量
3.4.3 霍尔传感器的应用
带有微
型磁铁
霍尔
的霍尔
传感器
钢质
霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS）中的应用
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用 霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控 制刹车力的大小。
3.4.3 霍尔传感器的应用
霍尔元件
磁铁
霍尔转速表的其他安装方法 只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，就可产 生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变化，产生转 速信号。
线性应用、开关应用 直流供电、交流供电
图4-5-3 霍尔电压的基本测量电路
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3.4.2 霍尔传感器组成与基本特性
(a)线性应用
(b)开关应用
图4-5-4 霍尔元件的输出电路
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3.4.2 霍尔传感器组成与基本特性
图4-5-5 霍尔元件输出叠加连接方式
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3.4.2 霍尔传感器组成与基本特性
动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出
的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。
线性霍尔
n 60 f 22
NS
磁铁
3.4.3 霍尔传感器的应用
霍尔转速表原理
当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可 产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反 之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。
平衡时 F F 所以 EH vB
霍尔电势 UHbEHbvB
控制电流 I nqvbd
所以
bv
I nqd
KH
I
霍尔灵敏度 KH 1/nqd
霍尔电势表达式 UHbvBKHIB返回首页
3.4.2 霍尔传感器组成与基本特性
1、霍尔元件 (1) 材料 — — 多用N型半导体 (2) 结构和符号
பைடு நூலகம்
图4-5-2 霍尔元件的结构和符号
UK U bIbcosK P
3.4.3 霍尔传感器的应用
图4-5-8 霍尔式功率变换器原理
3.4.3 霍尔传感器的应用
应用实例1、霍尔接近开关 霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍尔元件做成的
开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时， 开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关 内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体 存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检 测对象必须是磁性物体。
3、磁路部分
图4-5-6――产生梯度磁场 B cx
霍尔片沿 x 方向移动时，若控制电流 I 保持不变，则霍尔电
势为：
U H K H IB K H Ic x k x
图 4-5-6 霍尔式位移传感器原理示意图 返回首页
3.4.2 霍尔传感器组成与基本特性
4、基本特性 (1) 霍尔传感器的灵敏度和线性度主要取决于磁路系统和霍
3.4.3 霍尔传感器的应用
应用实例4、霍尔式无触点汽车电子点火装置
高压输出接头
12V低压电源输入接头
采用霍尔式无触点 电子点火装置能较好 地克服汽车合金触点 点火时间不准确、触 点易烧坏、高速时动 力不足等缺点。
汽车点火线圈
3.4.3 霍尔传感器的应用