霍尔元件的工作原理

霍尔元件的工作原理所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向 电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通 过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位 差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现 极强的霍尔效应。利用霍尔效应可以设计制成多种。霍尔电位差UH的基本关系为UH=RHIB/dRH=1/nq （金属）式中RH霍尔系数：n载流子浓度或自由浓度；q电子电量；I通 过的电流；B垂直于I的磁感应强度；d导体的厚度。对于半导体和铁磁金属，霍尔系数表达式与式（RH=1/nq （金属）不同，此处从 略。由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元 件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感 器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测的功率，特别 适合于大电流传感。若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产 生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差与电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的 磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体 上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出 该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。