霍尔传感器的工作原理本章主要学习霍尔传感器 的工作原理、霍尔集成电路的特 性及其在检测技术中的应用，还 涉及磁场测量技术。霍尔元件是 一种四端元件2013-1-14 1
第一节霍尔元件的结构及工作原理半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向 垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁 场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。d a c 磁感应强度B为零时的情况2013-1-14 2b
磁感应强度B 较大时的情况作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势 也就越高。霍尔电势EH可用下式表示： EH=KH IB2013-1-143
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。2013-1-14 4
磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线 成某一角度 时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁 感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分 量，即Bcos，这时的霍尔电势为EH=KHIBcos结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度B成正 比，且当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。 如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率 的交变电势。2013-1-14 5
霍尔元件的主要外特性参数最大磁感应强度BM线性区上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少 2013-1-14 高斯至正的多少高斯？6
霍尔元件的主要外特性参数（续）最大激励电流IM : 由于霍尔电势随激励电流增大而增大， 故在应用中总希望选用较大的激励电流。但 激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件 的温度升高，从而引起霍尔电势的温漂增 大，因此每种型号的元件均规定了相应的最 大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。以下哪一个激励电流的数值较为妥当？ 5μA2013-1-140.1mA2mA 80mA7
第二节霍尔集成电路霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。 线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差 动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直 接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件 如UGN3501等。线性型三端 霍尔集成电路2013-1-14 8
线性型霍尔特性右图示出了具有双 端差动输出特性的线性 霍尔器件的输出特性曲 线。当磁场为零时，它 的输出电压等于零；当 感受的磁场为正向（磁 钢的S极对准霍尔器件 的正面）时， 输出为 正；磁场反向时，输出 为负。2013-1-14请画出线性范围9
开关型霍尔集成电路开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳 压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集 电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。 当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门 由高阻态变为导通状态，输出变为低电平； 当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变 为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍 尔器件如UGN3020等。2013-1-14 10
开关型霍尔集成电路
（OC门输出）的接线
.12