霍爾傳(chuan) 感器的原理與(yu) 結構
我們(men) 以半導體(ti) 霍爾元件為(wei) 例來說明它的工作過程。在下圖中我們(men) 給半導體(ti) 霍爾元件通入電流I,然後把這個(ge) 半導體(ti) 薄片放在以磁場強度為(wei) B的磁場中,這時半導體(ti) 內(nei) 的電子將受到一種磁力(洛侖(lun) 茲(zi) 力)F的作用就會(hui) 向內(nei) 側(ce) 移動,因此在內(nei) 側(ce) 就堆積了很多電子,隨著電子堆積的越來越多,此時就會(hui) 形成一種電場。當電子既受到磁場力的作用,又受到電場力的作用,如果此時兩(liang) 種力達到了一種平衡時,那麽(me) 電子的堆積也就達到了一種動態平衡,這時候就建立起一種電壓,我們(men) 把這種電壓叫霍爾電動勢,一般用Eh表示,那麽(me) 霍爾電動勢Eh可用Eh=KIB來表示。從(cong) 這個(ge) 式子可以看到,這個(ge) K是霍爾元件的靈敏度,這個(ge) I和B分別表示通入的電流和所在的磁場強度,因此我們(men) 知道,在通入電流一定的情況下,磁場強度越強,那麽(me) 所感應的霍爾電動勢就越大。

我們通過實驗可以知道單單用霍爾元件本身它所輸出的電壓是非常小的,同時我們又知道,半導體器件容易受溫度影響。因此現在的霍爾傳感器一般都把霍爾元件、放大器、溫度補償電路以及穩壓電源等製作在一個芯片裏,單就霍爾元件本身的結構來說,一般它是由半導體、薄膜、襯底以及引線等部分構成,如下圖所示。
我們知道了霍爾傳感器的原理之後就能夠知道它的作用了,首先它可以用來檢測外界磁場的變化,還可以做成無觸點控製的傳感器,比如有一種接近開關就是用霍爾傳感器製作的,它可以檢測磁性物體。我們知道霍爾傳感器一般可以分為線性型和開關型兩類。對於線性霍爾傳感器它與外加磁場強度呈線性關係,比如我們的電瓶車轉把裏的霍爾元件就是用的線性霍爾傳感器;對於開關型霍爾傳感器來說,它輸出類似開關的接通與斷開,也就是說它能夠輸出“1”和“0”,比如在數控車床刀架裏所用的霍爾傳感器就是開關型的,它主要是用來檢測車刀是不是到位的。
另外在測量位移、壓力等方麵也是可以用到霍爾傳(chuan) 感器的,一般我們(men) 比較常用的霍爾傳(chuan) 感器有CS-3000係列、SH-100係列、HK係列等。
霍爾傳(chuan) 感器檢測
我們(men) 知道霍爾傳(chuan) 感器在有磁場靠近時就會(hui) 從(cong) 輸出端輸出一個(ge) 電壓信號,因此我們(men) 可以測量輸出端的電壓變化來判斷霍爾傳(chuan) 感器是不是正常。我們(men) 知道在集成的霍爾傳(chuan) 感器中,它通常為(wei) 集電極開路輸出型的,因此我們(men) 在檢測它的質量好壞時要加一個(ge) 限流電阻。在正常時,霍爾傳(chuan) 感器輸出端“3”腳應為(wei) 高電平,一般會(hui) 接近電源電壓Vcc。當我們(men) 用一個(ge) 小磁鐵靠近霍爾傳(chuan) 感器印有數字的一麵時,如果此時萬(wan) 用表指示的電壓降到0.6V以下的話,說明霍爾傳(chuan) 感器是好的。如果當小磁鐵已接觸到霍爾傳(chuan) 感器印有數字的一麵時,萬(wan) 用表指示的電壓仍不下降,然後把磁鐵的磁極調換一下再試,如果這時萬(wan) 用表指示下降為(wei) 0.6V以下的話,也說明霍爾傳(chuan) 感器是好的,如果正反時,萬(wan) 用表電壓都不下降,這就說明霍爾傳(chuan) 感器已經損壞不能用了,其測試方法如下圖所示。