霍尔元件工作用原理也就是霍尔效应,所谓霍耳效应如图1所示,系指将电流I 通至一物质,并对与电流成正角之方向施加磁场B 时,在电流与磁场两者之直角方向所产生的电位差V 之现象。此电压是在下列情况下所产生的,有磁场B 时,由于弗莱铭(Fleming)左手定则,使洛仁子力(即可使流过物质中之电子或正孔向箭头符号所示之方向弯曲的力量:(Lorentz force)发生作用,而将电子或正孔挤向固定输出端子之一面时所产生。电位差V 之大小通常决定于洛仁子力与藉所发生之电位差而将电
在平板半导体介质中,电子移动(有电场)的方向,将因磁力的作用(有磁场) ,而改变电子行进的方向。若电场与磁场互相垂直时,其传导的载子(电子或电洞) ,将集中于平板的上下两边,因而形成电位差存在的现象。该电位差即霍尔电压(霍尔电压) 在实际的霍尔组件中,一般使用物质中之电流载子为电子的N 型半导体材料。将一定之输入施加至霍尔组件时之输出电压,利用上述之关系予以分析时,可以获致下列的结论: (a)3脚组件 (b)4脚组件 (c)5脚组件 图2 霍尔组件使用方法 种类及接法 构造: 无铁心型 接法: 三端子组件 用途 霍尔元件供电 图3 定电压驱动之一 图4 定电压驱动之二
图5 定电流驱动之一 图6 定电流驱动之二 图7 霍尔传感器不平衡调整方法 在一个结晶片中形成有霍尔组件及放大并控制其输出电压的电路而具有磁场 ─ 电气变换机能的固态组件称为霍尔集成电路。
作用原理 表1 依输出电压分类时的种类 (a)线性型 (b)开关型 图9 霍尔集成电路的输出特性 开关型霍尔集成电路可在一定范围的磁场中获得ON-OFF的电压,此开关型对磁场的磁滞(Hysteresis)现象,乃是为使开关动作更为霍尔集成电路线性型确实起见而故意如此设计的。 表2依制造方法分类时的种类 用途
图11是A44E集成霍耳开关,A44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)(mT)、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E 五个基本部分组成,如图12(a)所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍耳开关的三个引出端点。在输入端输入电压VCC,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端,根据霍耳效应原理,当霍耳片处在磁场中时,在垂直于磁场的方向通以电流,则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差H V 输出,该H V信号经放大器放大后送至施密特触发器整形,使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点(即BOP)时,触发器输出高电压(相对于地电位),使三极管导通,此时OC门输出端输出低电压,通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点(即BrP)时,触发器输出低电压,三极管截止,使OC门输出高电压,这种状态为关。这样两次电压变换,使霍耳开关完成了一次开关动作。BOP与BrP 的差值一定,此差值BH = BOP - BrP称为磁滞,在此差值内,V 0保持不变,因而使开关输出稳定可靠,这也就是集电成霍耳开关传感器优良特性之一。 图11 A44E集成开关型霍耳传感器原理图
图12 A44E集成开关型霍耳传感器引脚图
霍尔元件外观图片 霍尔转速传感器应用电路 |
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