霍爾元件通過什麼物理量測量非電量

A. 霍爾原件有哪些參數如何測量

一、實驗原理

靜止的載流導體位於磁場中(三個條件，靜止、通電導體、磁場)，當電流I的方向與磁場的方向有一定夾角時，在垂直於電流和磁場方向的載流導體的兩側面之間會產生電動勢，電流方向與磁場方向垂直時，產生的電動勢最大，這一現象稱為霍爾效應。

霍爾效應的本質是運動的帶電粒子在磁場中受洛侖茲力作用而引起偏轉，當帶電粒子被約束在固體材料中，這種偏轉就導致在垂直於電流和磁場的方向產生正、負電荷的聚集，從而在材料中形成附加的橫向電場。

霍爾效應一般極為微弱，但在高純度的半導體中比較明顯，因為半導體材料的載流子遷移率很高，電阻率也比較大。

實用中為提高霍爾元件的靈敏度，將元件製成很薄、很小的矩形。過去霍爾元件的尺寸都在毫米數量級，新的製作工藝(真空鍍膜)已使霍爾元件的尺寸更小，僅為微米數量級。所以實驗中要嚴格按要求施加工作電流，注意安全，保護儀器。

霍爾效應已在科學實驗和工程技術中得到廣泛應用。

霍爾感測器主要用在以下幾個方面：測量磁場強度；測量交直流電路電流強度和電功率；轉換信號，如將直流電流轉換成交流電流；對各種非電量的物理量進行測量並輸出電信號供自動檢測、控制和信息處理，實現生產過程的自動化。

無論工科或理科學生，了解這一極富實用性的實驗，對將來的工作和學習都有幫助。

二、實驗儀器

實驗儀器由兩部分組成，實驗儀和測試儀。

實驗儀包括一個用來產生勻強磁場的電磁鐵，一個置於電磁鐵縫隙中的霍爾感測器，其位置可調節，左右兩個開關分別控制霍爾感測器工作電流IS和電磁鐵線圈激勵電流IM的方向，中間開關向上閉合用以測量霍爾感測器輸出的霍爾電壓VH，向下閉合用以測量霍爾感測器上的電壓降V0。

儀器上標有該霍爾感測器的靈敏度KH，注意要將單位mV/(mA*KGS)換算成國際單位制。

測試儀是實驗電源和測量儀表，兩個恆流源分別輸出霍爾感測器工作電流IS和電磁鐵線圈激勵電流IM，調節IS和IM，可實現實驗條件的控制和改變，兩者共用一個電流表讀數，注意測量霍爾感測器工作電流時讀數最大值是1.999毫安，測量電磁鐵線圈激勵電流時讀數最大值是1.999安培，左邊電壓表用來測量霍爾電壓VH和V0，讀數單位是毫伏。

B. 霍爾感測器是如何實現測量的

霍爾感測器是根據霍爾效應製作的一種磁場感測器。霍爾效應是磁電效應的一種，這一現象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）於1879年在研究金屬的導電機構時發現的。後來發現半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現象製成的各種霍爾元件，廣泛地應用於工業自動化技術、檢測技術及信息處理等方面。霍爾效應是研究半導體材料性能的基本方法。通過霍爾效應實驗測定的霍爾系數，能夠判斷半導體材料的導電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數。

霍爾效應

在半導體薄片兩端通以控制電流I，並在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B的勻強磁場，則在垂直於電流和磁場的方向上，將產生電勢差為UH的霍爾電壓

霍爾元件

霍爾感測器根據霍爾效應，人們用半導體材料製成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。

霍爾感測器的分類

霍爾感測器分為線性型霍爾感測器和開關型霍爾感測器兩種。
（一）線性型霍爾感測器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。
（二）開關型霍爾感測器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。
編輯本段
理論基礎

霍爾感測器流體中的霍爾效應是研究「磁流體發電」的理論基礎。
1）電流感測器必須根據被測電流的額定有效值適當選用不同的規格的產品。被測電流長時間超額，會損壞末極功放管（指磁補償式），一般情況下，2倍的過載電流持續時間不得超過1分鍾。
（2）電壓感測器必須按產品說明在原邊串入一個限流電阻R1，以使原邊得到額定電流，在一般情況下，2倍的過壓持續時間不得超過1分鍾。
（3）電流電壓感測器的最佳精度是在原邊額定值條件下得到的，所以當被測電流高於電流感測器的額定值時，應選用相應大的感測器；當被測電壓高於電壓感測器的額定值時，應重新調整限流電阻。當被測電流低於額定值1/2以下時，為了得到最佳精度，可以使用多繞圈數的辦法。
（4）絕緣耐壓為3KV的感測器可以長期正常工作在1KV及以下交流系統和1.5KV及以下直流系統中，6KV的感測器可以長期正常工作在2KV及以下交流系統和2.5KV及以下直流系統中，注意不要超壓使用。
（5）在要求得到良好動態特性的裝置上使用時，最好用單根銅鋁母排並與孔徑吻合，以大代小或多繞圈數，均會影響動態特性。
（6）在 霍爾感測器大電流直流系統中使用時，因某種原因造成工作電源開路或故障，則鐵心產生較大剩磁，是值得注意的。剩磁影響精度。退磁的方法是不加工作電源，在原邊通一交流並逐漸減小其值。
（7）感測器抗外磁場能力為：距離感測器5～10cm一個超過感測器原邊電流值2倍的電流，所產生的磁場干擾可以抵抗。三相大電流布線時，相間距離應大於5～10cm。
（8）為了使感測器工作在最佳測量狀態，應使用圖1－10介紹的簡易典型穩壓電源。
（9）感測器的磁飽和點和電路飽和點，使其有很強的過載能力，但過載能力是有時間限制的，試驗過載能力時，2倍以上的過載電流不得超過1分鍾。
（10）原邊電流母線溫度不得超過85℃，這是ABS工程塑料的特性決定的，用戶有特殊要求，可選高溫塑料做外殼。
霍爾器件具有許多優點，它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高（可達μm級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達－55℃～150℃。
按照霍爾器件的功能可將它們分為: 霍爾線性器件 和 霍爾開關器件 。前者輸出模擬量，後者輸出數字量。
按被檢測的對象的性質可將它們的應用分為:直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，後者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等，轉變成電量來進行檢測和控制。

霍爾感測器的特性

（一）線性型霍爾感測器的特性
輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁[1]感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現飽和狀態。
（二）開關型霍爾感測器的特性
如圖4所示，其中BOP為工作點「開」的磁感應強度，BRP為釋放點「關」的磁感應強度。
當外加的磁感應強度超過動作點Bop時，感測器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bop以下時，感測器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，感測器才由低電平躍變為高電平。Bop與BRP之間的滯後使開關動作更為可靠。
另外還有一種「鎖鍵型」（或稱「鎖存型」）開關型霍爾感測器，其特性如圖5所示。
當磁感應強度超過動作點Bop時，感測器輸出由高電平躍變為低電平，而在外磁場撤消後，其輸出狀態保持不變（即鎖存狀態），必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產生變化。

霍爾感測器的應用

按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性，後者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，這個磁場是被檢測的信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等，轉變成電學量來進行檢測和控制。
（一）線性型霍爾感測器主要用於一些物理量的測量。例如：
1．電流感測器
由於通電螺線管內部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾感測器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計製成霍爾電流感測器。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，特別適合於大電流感測。 霍爾電流感測器工作原理如圖6所示，標准圓環鐵芯有一個缺口，將霍爾感測器插入缺口中，圓環上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，則霍爾感測器有信號輸出。
2．位移測量
如圖7所示，兩塊永久磁鐵同極性相對放置，將線性型霍爾感測器置於中間，其磁感應強度為零，這個點可作為位移的零點，當霍爾感測器在Z軸上作△Z位移時，感測器有一個電壓輸出，電壓大小與位移大小成正比。
如果把拉力、壓力等參數變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，如圖8所示，是按這一原理製成的力感測器。
二）開關型霍爾感測器主要用於測轉數、轉速、風速、流速、接近開關、關門告知器、報警器、自動控制電路等。
1．測轉速或轉數
如圖9所示，，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾感測器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉一周，霍爾感測器就輸出一個脈沖，從而可測出轉數（計數器），若接入頻率計，便可測出轉速。
如果把開關型霍爾感測器按預定位置有規律地布置在軌道上，當裝在運動車輛上的永磁體經過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據脈沖信號的分布可以測出車輛的運動速度。

C. 霍爾元件的工作原理。

霍爾元件工作原理是當電流通過金屬箔片時，若在垂直於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極強的霍爾效應。

由於通電導線周圍存在磁場，其大小和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製成霍爾電流感測器。其優點是不和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，特別適合於大電流感測。

若把霍爾元件置於電場強度為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和電場強度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。

(3)霍爾元件通過什麼物理量測量非電量擴展閱讀

按照霍爾開關的感應方式可將它們分為：單極性霍爾開關、雙極性霍爾開關、全極性霍爾開關。

1、單極性霍爾開關的感應方式：磁場的一個磁極靠近它，輸出低電位電壓（低電平）或關的信號，磁場磁極離開它輸出高電位電壓（高電平）或開的信號，但要注意的是，單極性霍爾開關它會指定某磁極感應才有效，一般是正面感應磁場S極，反面感應N極。

2、雙極性霍爾開關的感應方式：因為磁場有兩個磁極N、S（正磁或負磁），所以兩個磁極分別控制雙極性霍爾開關的開和關（高低電平），它一般具有鎖定的作用，也就是說當磁極離開後，霍爾輸出信號不發生改變，直到另一個磁極感應。另外，雙極性霍爾開關的初始狀態是隨機輸出，有可能是高電平，也有可能是低電平。

3、全極性霍爾開關的感應方式：全極性霍爾開關的感應方式與單極性霍爾開關的感應方式相似，區別在於，單極性霍爾開關會指定磁極，而全極性霍爾開關不會指定磁極，任何磁極靠近輸出低電平信號，離開輸出高電平信號。

D. 什麼是霍爾元件，它的工作原理又是什麼

霍爾元件是一種半導體磁電器件，它是利用霍爾效應來進行工作的。

霍爾元件可用多種半導體材料製作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多層半導體異質結構量子阱材料等等。
半導體中電子遷移率（電子定向運動的平均速度）比空穴遷移率高，因此N型半導體較適合於製造靈敏度高的霍爾元件霍爾元件。
常用的半導體材料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、溫度性能、輸出線性都較好，應用非常普遍銻化銦元件由於在高溫時霍爾常數大，所以輸出較大，但對溫度最敏感，尤其在低溫范圍內溫度系數大；砷化銦的霍爾常數較小，溫度系數也較小，輸出線性好；砷化鎵的溫度特性和輸出線性好，是較理想的材料，但價格較貴。不同材料適用於不同場合，銻化銦適用於作為敏感元件，鍺和砷化銦霍爾元件適用於測量指示儀表。

E. 霍爾感測器可以用於哪些物理量的測量

您好！我是做霍爾的廠家，OH系列霍爾。霍爾感測器的本質就是利用霍爾效應做成的感測器。利用霍爾元件或器件可以測量磁通量（檢測磁場）。利用磁通量的大小可以知道其它物理量，如：電流，電壓，距離，溫度等等
希望幫到您！

F. 霍爾感測器原理

霍爾感測器原理

霍爾感測器是一種磁感測器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾感測器以霍爾效應為其工作基礎，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成感測器。霍爾感測器在工業生產、交通運輸和日常生活中有著非常廣泛的應用。

一、霍爾效應霍爾元件 霍爾感測器

(一)霍爾效應

如圖1所示，在半導體薄片兩端通以控制電流I，並在薄片的垂直方向施加磁感應強度為B的勻強磁場，則在垂直於電流和磁場的方向上，將產生電勢差為UH的霍爾電壓，

它們之間的關系為 。

其中d 為薄片的厚度，k稱為霍爾系數，它的大小與薄片的材料有關。

上述效應稱為霍爾效應，它是德國物理學家霍爾於1879年研究載流導體在磁場中受力的性質時發現的。

(二)霍爾元件

根據霍爾效應，人們用半導體材料製成的元件叫霍爾元件。它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優點，因此，在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。

(三)霍爾感測器

由於霍爾元件產生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩壓電源電路等集成在一個晶元上，稱之為霍爾感測器。

霍爾感測器也稱為霍爾集成電路，其外形較小，如圖2所示，是其中一種型號的外形圖。

二、霍爾感測器的分類

霍爾感測器分為線性型霍爾感測器和開關型霍爾感測器兩種。

(一)線性型霍爾感測器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。

(二)開關型霍爾感測器由穩壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發器和輸出級組成，它輸出數字量。

三、霍爾感測器的特性

(一)線性型霍爾感測器的特性

輸出電壓與外加磁場強度呈線性關系，如圖3所示，可見，在B1～B2的磁感應強度范圍內有較好的線性度，磁感應強度超出此范圍時則呈現飽和狀態。

(二)開關型霍爾感測器的特性

如圖4所示，其中BOP為工作點“開”的磁感應強度，BRP為釋放點“關”的磁感應強度。

當外加的磁感應強度超過動作點Bop時，感測器輸出低電平，當磁感應強度降到動作點Bop以下時，感測器輸出電平不變，一直要降到釋放點BRP時，感測器才由低電平躍變為高電平。Bop與BRP之間的滯後使開關動作更為可靠。

另外還有一種“鎖鍵型”(或稱“鎖存型”)開關型霍爾感測器，其特性如圖5所示。

當磁感應強度超過動作點Bop時，感測器輸出由高電平躍變為低電平，而在外磁場撤消後，其輸出狀態保持不變(即鎖存狀態)，必須施加反向磁感應強度達到BRP時，才能使電平產生變化。

四、霍爾感測器的應用

按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測受檢對象本身的磁場或磁特性，後者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，這個磁場是被檢測的'信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、轉數、轉速以及工作狀態發生變化的時間等，轉變成電學量來進行檢測和控制。

(一)線性型霍爾感測器主要用於一些物理量的測量。例如：

1.電流感測器

由於通電螺線管內部存在磁場，其大小與導線中的電流成正比，故可以利用霍爾感測器測量出磁場，從而確定導線中電流的大小。利用這一原理可以設計製成霍爾電流感測器。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，特別適合於大電流感測。

霍爾電流感測器工作原理如圖6所示，標准圓環鐵芯有一個缺口，將霍爾感測器插入缺口中，圓環上繞有線圈，當電流通過線圈時產生磁場，則霍爾感測器有信號輸出。

2.位移測量

如圖7所示，兩塊永久磁鐵同極性相對放置，將線性型霍爾感測器置於中間，其磁感應強度為零，這個點可作為位移的零點，當霍爾感測器在Z軸上作△Z位移時，感測器有一個電壓輸出，電壓大小與位移大小成正比。

如果把拉力、壓力等參數變成位移，便可測出拉力及壓力的大小，如圖8所示，是按這一原理製成的力感測器。

(二)開關型霍爾感測器主要用於測轉數、轉速、風速、流速、接近開關、關門告知器、報警器、自動控制電路等。

1.測轉速或轉數

如圖9所示，，在非磁性材料的圓盤邊上粘一塊磁鋼，霍爾感測器放在靠近圓盤邊緣處，圓盤旋轉一周，霍爾感測器就輸出一個脈沖，從而可測出轉數(計數器)，若接入頻率計，便可測出轉速。