1、霍爾元件是什么

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(cè)定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，如錄象機(jī)的磁鼓，電腦中的散熱風(fēng)扇等。它是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。它的優(yōu)點(diǎn)有結(jié)構(gòu)牢固、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、安裝方便、功耗小、頻率高（可達(dá)1MHZ）、耐震動(dòng)等。

簡(jiǎn)介

霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻栐哂性S多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。

材料

霍爾元件可用多種半導(dǎo)體材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多層半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)量子阱材料等等。

半導(dǎo)體中電子遷移率（電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速度）比空穴遷移率高，因此N型半導(dǎo)體較適合于制造靈敏度高的霍爾元件霍爾元件。

常用的半導(dǎo)體材料N型硅、N型鍺、銻化銦、砷化銦和不同比例亞砷酸銦和磷酸銦組成的In型固溶體等。

其中N型鍺容易加工，其霍爾常數(shù)、溫度性能、輸出線(xiàn)性都較好，應(yīng)用非常普遍銻化銦元件由于在高溫時(shí)霍爾常數(shù)大，所以輸出較大，但對(duì)溫度最敏感，尤其在低溫范圍內(nèi)溫度系數(shù)大；砷化銦的霍爾常數(shù)較小，溫度系數(shù)也較小，輸出線(xiàn)性好；砷化鎵的溫度特性和輸出線(xiàn)性好，是較理想的材料，但價(jià)格較貴。不同材料適用于不同場(chǎng)合，銻化銦適用于作為敏感元件，鍺和砷化銦霍爾元件適用于測(cè)量指示儀表。

2、霍爾元件的工作原理。

霍爾元件工作原理是當(dāng)電流通過(guò)金屬箔片時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場(chǎng)，則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)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極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。

由于通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖诖艌?chǎng)，其大小和導(dǎo)線(xiàn)中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測(cè)量出磁場(chǎng)，就可確定導(dǎo)線(xiàn)電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是不和被測(cè)電路發(fā)生電接觸，不影響被測(cè)電路，不消耗被測(cè)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(chǎng)強(qiáng)度為E、磁場(chǎng)強(qiáng)度為H的電磁場(chǎng)中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時(shí)產(chǎn)生的霍爾電位差和電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比，如果再測(cè)出該電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，則電磁場(chǎng)的功率密度瞬時(shí)值P可由P=EH確定。

按照霍爾開(kāi)關(guān)的感應(yīng)方式可將它們分為：?jiǎn)螛O性霍爾開(kāi)關(guān)、雙極性霍爾開(kāi)關(guān)、全極性霍爾開(kāi)關(guān)。

1、單極性霍爾開(kāi)關(guān)的感應(yīng)方式：磁場(chǎng)的一個(gè)磁極靠近它，輸出低電位電壓（低電平）或關(guān)的信號(hào)，磁場(chǎng)磁極離開(kāi)它輸出高電位電壓（高電平）或開(kāi)的信號(hào)，但要注意的是，單極性霍爾開(kāi)關(guān)它會(huì)指定某磁極感應(yīng)才有效，一般是正面感應(yīng)磁場(chǎng)S極，反面感應(yīng)N極。

2、雙極性霍爾開(kāi)關(guān)的感應(yīng)方式：因?yàn)榇艌?chǎng)有兩個(gè)磁極N、S（正磁或負(fù)磁），所以?xún)蓚€(gè)磁極分別控制雙極性霍爾開(kāi)關(guān)的開(kāi)和關(guān)（高低電平），它一般具有鎖定的作用，也就是說(shuō)當(dāng)磁極離開(kāi)后，霍爾輸出信號(hào)不發(fā)生改變，直到另一個(gè)磁極感應(yīng)。另外，雙極性霍爾開(kāi)關(guān)的初始狀態(tài)是隨機(jī)輸出，有可能是高電平，也有可能是低電平。

3、全極性霍爾開(kāi)關(guān)的感應(yīng)方式：全極性霍爾開(kāi)關(guān)的感應(yīng)方式與單極性霍爾開(kāi)關(guān)的感應(yīng)方式相似，區(qū)別在于，單極性霍爾開(kāi)關(guān)會(huì)指定磁極，而全極性霍爾開(kāi)關(guān)不會(huì)指定磁極，任何磁極靠近輸出低電平信號(hào)，離開(kāi)輸出高電平信號(hào)。

3、霍爾元件有什么作用？

霍爾元件一種磁傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。

霍爾元件按功能分可分來(lái)線(xiàn)性霍爾元件和開(kāi)關(guān)霍爾元件。前者輸出模擬量，后來(lái)輸出數(shù)字量。線(xiàn)性霍爾元件的精度高、線(xiàn)性度好，溫度范圍寬；開(kāi)關(guān)霍爾元件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出小形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高、溫度范圍寬。

線(xiàn)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(kāi)方電路

2、電流測(cè)量的應(yīng)用：直流電流與交流電流的測(cè)量

3、電壓測(cè)量的應(yīng)用：直流電壓和交流電壓的測(cè)量

4、功率測(cè)量的應(yīng)用：直流功率的交流功率的測(cè)量

5、功率因數(shù)測(cè)量的應(yīng)用

6、磁場(chǎng)的測(cè)量：直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)的測(cè)量

7、線(xiàn)圈匝數(shù)的測(cè)量：霍爾檢零式線(xiàn)圈匝數(shù)的測(cè)量和霍爾直接檢式線(xiàn)圈匝數(shù)的測(cè)量

8、異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)中的應(yīng)用

9、磁性材料矯頑力的測(cè)量：測(cè)量磁性矯頑力和測(cè)量機(jī)械零件硬度

開(kāi)關(guān)霍爾元件的應(yīng)用

1、速度和里程的測(cè)量

2、繞線(xiàn)機(jī)可逆圈數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用

3、流速測(cè)量

另：

1、霍爾元件在位移、鍍層（涂層）厚度及工件厚度測(cè)量中的應(yīng)用

2、在鐵金屬檢測(cè)中的應(yīng)用

3、金屬材料膨脹尺寸測(cè)量中的應(yīng)用

4、無(wú)損傷中的應(yīng)用

5、點(diǎn)焊焊接電流測(cè)量中的應(yīng)用

6、鋼絲繩斷絲檢測(cè)中的應(yīng)用

7、流量測(cè)量中的應(yīng)用

8、直流電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩測(cè)量中的應(yīng)用

9、數(shù)據(jù)融合在霍爾元件中的應(yīng)用

4、霍爾元件有哪些作用？

電機(jī)霍爾的作用：在一定的位置改變電流方向-讓線(xiàn)圈產(chǎn)生相反的磁極！簡(jiǎn)單一點(diǎn)的說(shuō)就是換項(xiàng)用！利用的是定子（磁場(chǎng)不變）和轉(zhuǎn)子{線(xiàn)圈電流不同(當(dāng)線(xiàn)圈到達(dá)一定位置霍爾給出信號(hào)改變電流方向)產(chǎn)生磁場(chǎng)方向不同}所產(chǎn)生的磁場(chǎng)同性相吸異性相斥來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力。

按照霍爾元件的功能可將它們分為: 霍爾線(xiàn)性器件 和霍爾開(kāi)關(guān)器件 。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。

按被檢測(cè)的對(duì)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(cè)出受檢測(cè)對(duì)象本身的磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(cè)的信息的載體。

通過(guò)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(shí)間等，轉(zhuǎn)變成電量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。

霍爾元件的主要特性參數(shù)

1、輸入電阻Rr：霍爾片的兩個(gè)控制電極間的電阻值稱(chēng)為輸入電阻。

2、輸出電阻RO：兩個(gè)霍爾電勢(shì)輸出端之間的電阻稱(chēng)為輸出電阻。

3、額定控制電流Ic：是使在空氣中產(chǎn)生10℃溫升的控制電流。

4、不等位電勢(shì)UO：當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為Ic時(shí)，若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱(chēng)不等位電勢(shì)。

5、靈敏度KH ：在單位控制電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度下，霍爾電勢(shì)輸出端開(kāi)路時(shí)的電勢(shì)值，其單位為(V/AT)，它反映了霍爾元件本身所具有的磁電轉(zhuǎn)換能力，一般希望它越大越好。

6、寄生直流電勢(shì)νg：在不加外磁場(chǎng)時(shí)，交流控制電流通過(guò)霍爾元件而在霍爾電極間產(chǎn)生的直流電勢(shì)為寄生直流電勢(shì)。

7、霍爾電動(dòng)勢(shì)溫度系數(shù)α：在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度和控制電流作用下，溫度每變化1℃，霍爾電動(dòng)勢(shì)變化的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為霍爾電動(dòng)勢(shì)溫度系數(shù)，與霍爾材料無(wú)關(guān)。

8、電阻溫度系數(shù)β：電阻溫度每變化1℃，霍爾元件材料的電阻變化率。