霍爾元件的工作原理

一、霍爾元件的工作原理：所謂霍爾效應，是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時，產生橫向電位差的物理現象。金屬的霍爾效應是1879年被美國物理學家霍爾發現的。當電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側面會出現橫向電位差。半導體中的霍爾效應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極強的霍爾效應。
利用霍爾效應可以設計制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關系為
UH=RHIB/d （18）
RH=1/nq（金屬）（19）
式中 RH——霍爾系數：
n——載流子濃度或自由電子濃度；
q——電子電量；
I——通過的電流；
B——垂直于I的磁感應強度；
d——導體的厚度。
對于半導體和鐵磁金屬，霍爾系數表達式與式（19）不同，此處從略。
由于通電導線周圍存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導線電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優點是不與被測電路發生電接觸，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度為E、磁場強度為H的電磁場中，則在該元件中將產生電流I，元件上同時產生的霍爾電位差與電場強度E成正比，如果再測出該電磁場的磁場強度，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成霍爾功率傳感器。
如果把霍爾元件集成的開關按預定位置有規律地布置在物體上，當裝在運動物體上的永磁體經過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內發出的脈沖數，則可以確定其運動速度。

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