常见的霍尔元件
常见的霍尔元件有哪些种类，型号？
单极性霍尔
单极开关介绍:
单极霍尔效应开关具有磁性工作阈值(Bop)。如果霍尔单元承受的磁通密度大于工作阈值，那么输出晶体管将开启；当磁通密度降至低于工作阈值(Brp) 时，晶体管会关闭。滞后(Bhys) 是两个阈值(Bop-Brp) 之间的差额。即使存在外部机械振动及电气噪音，此内置滞后页可实现输出的净切换。单极霍尔效应的数字输出可适应各种逻辑系统。这些器件非常适合与简单的磁棒或磁杆一同使用。Allegro 提供各种单极霍尔效应开关，各开关均具有与磁铁南极相关的不同工作阈值及滞后。
霍尔单极开关型号如下:
类别品牌型号工作点（G）释放点（G）回差（G）工作电压工作温度
单极霍尔开关AH AH3144E
70~300 30~270 >30 4.5-24V -40-85℃
AH AH3144L
70~300 30~270 >30 4.5-24V -40-150℃
AH AH543
70~350 30~270 >30 4.5-24V -20-85℃
DIODES ATS137
70~300 30~270 >40 3.5-20V -40-85℃
YH YH137
<160 >20 60~80 4.5-24V -20-85℃
YH YH3144E
>30 <30 80 4.5-24V -20-85℃
ALLEGRO A04E
35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-85℃
ALLEGRO A1104EU-T
35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-85℃
ALLEGRO A1104LU-T
35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-150℃
ALLEGRO A1104EUA-T
35~450 25~430 >20 3.8-24V -40-85℃
AH3144E/L,霍尔开关集成电路应用霍尔效应原理，采用半导体集成技术制造的磁敏电路，它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器，温度补偿电路和集电极开
路的输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。
产品特点
体积小、灵敏度高、响应速度快、温度性能好、精确度高、可靠性高
典型应用
无触点开关、汽车点火器、刹车电路、位置、转速检测与控制、安全报警装置、纺织控制系统
单极霍尔开关A1104EU－T
详细说明：另供应：单极霍尔：AH44E AH44L AH443 AH201 ATS137 AH543 S3144 S137
霍尔元件A04E 详细说明：
美国ALLEGRO原装进品，真实型号为：A1104. 能替代停产的A3144，国产3144
单极霍尔：AH44E AH44L AH443 AH201 ATS137 AH543 S3144 S137 A3144 A04E
137霍尔开关电路由反向电压保护器、电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路输出级组成，能将变化的磁场讯号转换成数字电压输出。
双极性霍尔开关
双极开关介绍:
双极霍尔效应开关通常在南极磁场强度足够的情况下打开，并在北极磁场强度足够的情况下关闭，但如果磁场被移除，则不会定义输出状态。有些双极霍尔效应开关会更改输出状态，有些则不会。这些霍尔效应开关可使用南北交变磁场、多极环磁铁进行磁驱动。
锁存霍尔介绍：
霍尔效应数字锁存将始终在南极磁场强度足够的情况下打开，并在北极磁场强度足够的情况下关闭。若磁场被移除，输出不会改变。若要更改输出状态，则必须应用相反的磁场极性。Allegro 提供各种锁存霍尔效应开关，各开关均有与磁铁南极相关的不同工作阈值(Bop)，以及与磁铁北极相关的具有相反值的释放阈值(Brp)。
类别品牌型号工作点（G）释放点（G）回差（G）工作电压工作温度
AH AH512
<60 >-60 >20 4.5-24V -40-125℃
AH AH513
20~60 -60~20 >40 4.5-24V -40-150℃
AH AH72S
<200 >-200 >40 4.5-24V -25-110℃
AH AH413
<100 >-100 >20 4.5-24V -40-150℃
AH AH411 45 -45 90 4.5-24V -40-150℃
DIODES AH173
15~60 -60~-15 80 3-20V -40-125℃
DIODES AH175
15~60 -60~-15 30~120 3.5-20V -40-150℃
DIODES ATS177
5~70 -70~-5 80 3.5-20V -20-85℃
YH YH732
<70 >-70 >40 4.5-24V -40-85℃
YH YH41
<60 >-60 80 3.5-20V -40-150℃
双极极霍尔开关
AKE EW632
<60 >-60 60 2.2-18V -30-115℃
AKE EW512
10~60 -60~-10 60 4.5-18V -30-115℃
AKE EW732
<60 >-60 60 2.2-18V -30-115℃
HONEYWELL SS411A 60 -60 12 3.8-30V -40-150℃
HONEYWELL SS413A 140 -140 20 3.8-30V -40-150℃
MELEXIS US1881 - - - 4.5-24V -40-150℃
S41霍尔开关电路最适于响应弯化斜率陡峭的磁场并在磁通密度较弱的场合使用，适用于双极或多对磁环工作，它由反向电压保护器、电压调整器、霍尔电压发生器、信号放大器、史密特触发器和集电极开路的输出级组成。工作温度范围为-40~150℃（存储温度为150℃），可适用于各种电机及机电一体化领域。
产品特点
电源电压范围宽
可用市售的小磁环来驱动
无可动部件、可靠性高
尺寸小
抗环境应力
可双直接同双极和MOS逻辑电路接口
典型应用
高灵敏的无触点开关
直流无刷电机直流
无刷风机
无触点开关
732霍尔开关电路最适于响应变化斜率陡峭的磁场并在磁通密度较弱的场合使用，它由反向电压保护器、电压调整器，霍尔电压发生器、信号放大器，史密特触发器和集电及开路的输出级组成。
深圳市裕辉美科技有限公司李释然先生159******** QQ1073750252
线性霍尔开关
49E线性霍尔位置传感器是一种小封装,集成多功能的线性霍尔传感器件。该器件可在永磁铁或电磁铁的磁场中可靠工作；在一定工作电压条件下，其输出电压正比于磁场强度的呈线性变化。该集成电路特有的低噪声输出, 使其免予外加滤波线路。其工作温度范围为: -40~100 ℃，适合应用于商业, 消费类, 和工业控制环境。
可替代SS49E, 主要应用于：电动自行车调速, 动车调速转把（手把）,电流检测传感器, 接近检测器, 运动检测器,齿轮传感器,电动机控制, 旋转编码器, 铁金属探测器, 液位传感器。
S49E,AH49E线性霍尔电路由电压调整器，霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。静态输出电压（B=0GS）是电源电压的一半。S磁极出现在霍尔传感器标记面时，将驱动输出高于零电平；N磁极将驱动输出低于零电平；瞬时和比例输出电压电平决定与器件最敏感面的磁通密度。提高电源电压可增加灵敏度。
产品特点:体积小、精确度高、灵敏度高、线性好、温度稳定性好、可靠性高
典型应用:运动检测器、齿轮传感器、接近检测器、电流检测传感器、电动自行车调速器等其他检测磁场的应用。
微功耗霍尔元件（4913/3144/137/276/277/41）
4913是一款基于混合信号CMOS技术的无极性霍尔开关，这款IC采用了先进的斩波稳定技术，因而能够提供准确而稳定的磁开关点。
在电路设计上，4913提供了一个受控时钟机制来为霍尔器件和模拟信号处理电路提供时钟源，同时这个受控时钟机制可以发出控制信号使得消耗电流较大的电路周期性的进入“休眠”模式；同时通过这个机制，芯片被周期性的“唤醒”并且根据预定好的磁场强度阈值检测外界穿过霍尔器件磁场强度的大小。
如果磁通密度高于“操作点”阈值或者低于“释放点”阈值，则开漏输出晶体管被驱动并锁存成与之相对应状态。而在“休眠”周期中，输出晶体管被锁定在其先前的状态下。在电池供电应用中，这种设计对于延长工作寿命提供了最好支持。
148是一款基于混合信号CMOS技术的无极性霍尔开关，这款IC采用了先进的斩波稳定技术，因而能够提供准确而稳定的磁开关点。
在电路设计上，148提供了一个受控时钟机制来为霍尔器件和模拟信号处理电路提供时钟源，同时这个受控时钟机制可以发出控制信号使得消耗电流较大的电路周期性的进入“休眠”模式；同时通过这个机制，芯片被周期性的“唤醒”并且根据预定好的磁场强度阈值检测外界
穿过霍尔器件磁场强度的大小。如果磁通密度高于“操作点”阈值或者低于“释放点”阈值，则开漏输出晶体管被驱动并锁存成与之相对应状态。而在“休眠”周期中，输出晶体管被锁定在其先前的状态下。在电池供电应用中，这种设计对于延长工作寿命提供了最好支持。
44e其工作原理为：在(1)、(2)端输入电压Uc，经稳压器稳压后加在霍尔片的两端。由霍尔效应原理知：当霍尔片处在磁场中时，霍尔电势发生器就会有一个霍尔电压UH输出，该UH经放大器放大后，送至施密特触发器整形，当施加的磁场达到该器件的工作点时，施密特电路翻转，使OC门开关。
用途：转速检测，位置检测；运动平台的零点开关。
特点：
l 结构简单，塑料外壳，体积小，
l 需要一个小磁铁配合使用；
l 开关型元件，集电极开路输出；
l 无触点，寿命长；
l 开关速度快，工作频带宽（DC～100KHz）；
OH49E 是一种小型，多功能的线性霍尔，其输入是磁感应强度，输出是和输入量
成正比的电压。静态输出电压（B=0GS）是电源电压的一半。S 磁极出现在霍尔传感器标记面时，将驱动输出高于零电平；N 磁极将驱动输出低于零电平。集成的电路具有低噪声输出，
这使得它不必使用外部滤波。它还包括精密电阻，提供更多的温度稳定性和准确性。
产品特点
?体积小?单电流源输出
?低噪声输出?正负磁场均可感应
?VCC=5V 时功耗为3.5mA
?-40℃to 85℃的工作范围
CS49E系列线性霍尔电路由电压调整器，霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。
产品特点
. 体积小. 精确度高
. 灵敏度高. 线性好
. 温度稳定性好. 可靠性高
典型应用
. 运动检测器. 齿轮传感器
. 接近检测器. 电流检测传感器
. 电动自行车调速器
线性霍尔指的是：在静态（无磁场）时，从理论上讲，输出应等于在工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半。增加南极磁场将增加来自其静态电压的电压。相反，增加北极磁场将增加来自其静态电压的电压。这些部件可测量电流的角、接近性、运动及磁通量。它们能够以磁力驱动的方式反映机械事件。
霍尔元件分类及其特性
二：霍尔传感器 由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如下图所示，是其中一种型号的 外形图 三：霍尔传感器的分类 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种: 1.线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组 成，它输出模拟量。 2.开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
配合差分放大器使用霍尔元件产生的电势差很小，一般在毫伏量级，所以在使用时要进行一定的放大处理（如下图） 配合触发器用在上述电路的基础上，再添加一个施密特触发器用作阈值检测，则可以使霍尔器件输出数字信号,结构图如下： 集成场效应管在上述电路的基础上添加一个场效应管，可以
增强霍尔开关的驱动能力（可以直接驱动LED、继电器等） 四：霍尔传感器的特性 1.线性型霍尔传感器的特性 2.开关型霍尔传感器的特性 如图4所示，其中BOP为工 作点“开”的磁感应强度，BRP 为释放点“关”的磁感应强度当 外加的磁感应强度。超过动作点 Bop时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bop以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bop 与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。
A3144是开关霍尔传感器 五：开关型霍尔传感器 开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。 1．测转速或转数 如图所示，在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计，便可测出转速。
霍尔元件技术指标参考
霍尔元件技术指标 1相关参数 1.1封装形式 TO-92（三脚插片），SOT-23（三脚贴片）。还有SIP-4（四脚插片），SOT-143 （四脚贴片）和SOT-89（四脚贴片） 1.2电源 有3.5~24V ，2.5~3.5V ，2.5~5V 1.3灵敏度Kh 数量级在C m /103 3 ，且数值越大灵敏度越高 1.4霍尔电势温度α α越小，设备精确度越大（必要时可以增加温度补偿电路） 1.5额定控制电流 c I 一般在几mA~几十mA ，尺寸越大其值越大（尺寸大的可达几百mA ） 1.6型号 开关型的、线性的、单极性的、双极性的。双极开关霍尔元件：177A 、177B 、 177C 单极霍尔开关元件：AH175、732、1881、S41、SH12AF 、3144、44E 、3021、137、AH137、AH284线性霍尔元件：3503、S496B 、49E 锁定霍尔元件：ATS175、AH173、SS413A 、3172、3075互补双输出开关霍尔元件：276A 、276B 、276C 、277A 、277B 、277C 信号霍尔元件：211A 、211B 、211C 微功耗霍尔元件：TEL4913、TP4913、A3212、A3211。（具体霍尔开关元件见附录） 1.7输入电阻和输出电阻 一般在几Ω到几百Ω，且输入电阻要大于输出电阻 1.8外接上拉电阻 一般大于1K Ω。对一般TTL 电路，由于其高电平电压较低，用于 驱动CMOS 电路时，增加上拉电阻，可以提高其高电平的电压。常用的阻值是4.7k 或10k 。上拉电阻的是接在1脚电源Vcc 和3脚信号输出Vout 之间。 1.9功能分类 按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件 。前者 输出模拟量，后者输出数字量。都是输出高电平脉冲信号,不同的是开关型相当于到GS 设定值时电平反转；线性的可能是电压逐渐变化,到一定时使后处理电路输出反电平。一般建议用线性的,开关型常因为温度等原因使得设定值漂移,导致灵敏度下降。 1.10霍尔工作点 霍尔的工作点一般在：单极开关60到200，双极锁定在100内（单位GS ）。 1.11霍尔工作频率 一般霍尔的工作频率在100KHZ 以上
霍尔传感器的分类、霍尔效应与霍尔传感器的应用
霍尔传感器的分类、霍尔效应与霍尔传感器的应用 霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，18551938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。 霍尔效应如图1所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压， 它们之间的关系为。 式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。 霍尔传感器由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2所示，是其中一种型号的外形图。霍尔传感器的分类霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 （一）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。开关型霍尔传感器还有一种特殊的形式，称为锁键型霍尔传感器。 （二）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。 线性霍尔传感器又可分为开环式和闭环式。闭环式霍尔传感器又称零磁通霍尔传感器。线
霍尔元件测量磁场
4.1.1. 霍尔元件测量磁场 置于磁场中的载流导体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场。这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点。利用它可以测量磁场；可以研究半导体中载流子的类别和特性等；也可以利用它制作传感器，用于磁读出头、隔离器，转速仪等。量子霍耳效应更是当代凝聚态物理领域最重要的发现之一，它在建立国际计量的自然基准方面也起了重要的作用。 【实验目的】 1.了解霍耳效应法测量磁场的原理和方法。 2.测定所用霍耳片的霍耳灵敏度。 3.用霍耳效应法测量通电螺线管轴线上的磁场。 4.用霍耳效应法测量通电线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场，验证磁场叠加原理，验证亥姆霍兹线圈中央存在均匀磁场。 【实验原理】 1．霍耳效应及其测磁原理 把一块半导体薄片（锗片或硅片等）放在磁感应强度大小为B 的磁场中（B 的方向沿z 轴方向），如图4.5.1所示。从薄片的四个 侧面A 、A ’、D 、D ’上分别引出两对 电极，沿纵向（即x 轴正向）通以电流 I H ，则在薄片的两个横向面D 、D ’之间 就会产生电势差，这种现象称为“霍耳 效应”，产生的电势差称为霍耳电势差。 根据霍耳效应制成的磁电变换元件称为 霍耳元件。霍耳效应是由洛伦兹力引起 的，当放在垂直于磁场方向的半导体薄片 通以电流后，薄片内定向移动的载流子 受到洛伦兹力F B ： B v F B ?=q （4.5.1） 式中，q 、v 分别是载流子的电荷和移动速度。载流子受力偏转的结果使电荷在D 、D ’两端 面积聚而形成电场（图4.5.1中设载流子是负电荷，故F B 沿y 轴负方向），这个电场又给载流子一个与F B 反设方向的电场力F E 。设E 表示电场强度，U DD ’表示D 、D ’间的电势差，b 表示薄片宽度，则 b U q qE F DD E ' == （4.5.2） 达到稳定状态时，电场力和洛伦兹力平衡，有 E B F F = 即 b U q qvB DD ' = 图4.5.1 霍尔效应原理图
霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例
霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例 1．霍尔元件的不等位电势差测定 0M I =（2）在坐标纸上作出不等位电势差与工作电流的关系曲线。 V /m V I s /mA 图1：不等位电势差与工作电流的关系曲线 2．励磁电流一定，霍尔元件灵敏度测定（仪器公差取数字仪表显示数据末位的5倍，如霍尔工作电流示值误差： 0.05S I m mA ?=；霍尔电压示值误差： 0.05H V m mV ?=； 励磁电流示值误差：0.005M I m A ?=） ⑴ 霍尔电压与霍尔电流关系测试数据表： H S V I -500M I mA =0.25 0.28 －0.23 0.22 -0.29 0.26 0.50 0.56 -0.44 0.44 -0.56 0.50 0.75 0.85 -0.67 0.67 -0.85 0.76 1.00 1.12 -0.88 0.88 -1.12 1.00 1.25 1.41 -1.10 1.11 -1.41 1.26 1.50 1.69 -1.32 1.32 -1.68 1.50 1.75 1.97 -1.54 1.54 -1.96 1.75
2.00 2.25 -1.76 1.77 -2.24 2.01 2.25 2.54 -1.97 1.99 -2.52 2.26 2.50 2.82 -2.19 2.21 -2.80 2.51 2.75 3.10 -2.41 2.44 -3.08 2.76 3.00 3.39 -2.63 2.66 -3.36 3.01 ⑵ 利用逐差法计算霍尔元件灵敏度及其不确定度（0.683p =）。 H H H S S V V K I B I B ?= = ?? a ）利用逐差法计算H V ?的平均值及不确定度估算（该部分逐差法计算可用数据处理软 件的逐差法进行计算） 7182931041151261.750.26 1.49, 2.010.50 1.51,2.260.76 1.50, 2.51 1.00 1.51, 2.76 1.26 1.50, 3.01 1.50 1.51H H H H H H H H H H H H V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV V V mV -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-= 1.50H V mV ?= 某次测量的标准偏差：0.0082H V S mV ?=，平均值的标准偏差： 0.0033H V S mV ?= 肖维涅系数 6 1.73n c c ==， 1.730.00820.014186H n V c S mV ?*=*= 根据肖维涅准则（坏值条件： *i H H H n V V c S ?-?>）检验无坏值出现。（注：如坏值 超过两个, 请说明后用作图法处理） H V ?不确定度估算： 1.110.00330.0037H A vp V u t S mV ?==?=, （0.683p =） 0.041B p u mV ==== （0.683p =） 0.041H V u mV ?=== 0.041 0.0271.50 H H V V H u E V ??= = =? b ）S I ?的不确定度估算（该部分计算也可用数据处理软件的逐差法进行计算） 1.50S I mA ?= 0.029S p u k mA I ?=== （0.683p =） 0.0290.0191.50 S S I I S u E I ===? （0.683p =） c ）磁感应强度B 及其不确定度的计算 螺线管参数：线圈匝数N=1800匝，有效长度2L ＝181mm ，等效半径R ＝21mm 1800 2181 N n L = = 匝/mm
实验五用霍尔元件测量磁场
实验五用霍耳元件测量磁场 一、实验目的 1．了解霍耳效应的产生机理。 2．掌握用霍耳元件测量磁场的基本方法。 二、实验仪器 霍尔效应实验仪。 三、实验原理 1、什么叫做霍耳效应？ 若将通有电流的导体置于磁场B之中，磁场B（沿z轴）垂直于电流I H（沿x轴）的方 向，如图1 U H，这个现象称 为霍耳效应。 图1 霍耳效应原理 这一效应对金属来说并不显著，但对半导体非常显著。霍耳效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，以及判断材料的导电类型，是研究半导体材料的重要手段。还可以用霍耳效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。用霍耳效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。（1）用什么原理来解释霍耳效应产生的机理？ 霍耳电势差是这样产生的：当电流I H通过霍耳元件（假设为P型）时，空穴有一定的漂移速度v，垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力 ) (B v F? =q B（1）式中q为电子电荷。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以有些偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场E，直到电场对载流子的作用力F E=q E与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止，即 E B v q q= ?) (（2）这时电荷在样品中流动时将不再偏转，霍耳电势差就是由这个电场建立起来的。
如果是N 型样品，则横向电场与前者相反，所以N 型样品和P 型样品的霍耳电势差有不同的符号，据此可以判断霍耳元件的导电类型。 （2）如何用霍耳效应侧磁场？ 设P 型样品的载流子浓度为p ，宽度为b ，厚度为d 。通过样品电流I H ＝pqvbd ，则空穴的速度v ＝I H ／pqvbd ，代入（2）式有 pqbd B I E H = ?=B v （3） 上式两边各乘以b ，便得到 d B I R pqd B I Eb U H H H H == = （4） pq R H 1= 称为霍耳系数。在应用中一般写成 U H ＝K H I H B . （5） 比例系数K H ＝R H ／d ＝1／pqd 称为霍耳元件灵敏度，单位为mV/(mA ·T)。一般要求K H 愈大愈好。K H 与载流子浓度p 成反比。半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小，所以都用半导体材料作为霍耳元件。K H 与片厚d 成反比，所以霍耳元件都做的很薄，一般只有0.2mm 厚。 由（5）式可以看出，知道了霍耳片的灵敏度K H ，只要分别测出霍耳电流I H 及霍耳电势差U H 就可算出磁场B 的大小。这就是霍耳效应测磁场的原理。 2、如何消除霍耳元件副效应的影响？ 在实际测量过程中，还会伴随一些热磁副效应，它使所测得的电压不只是U H ，还会附加另外一些电压，给测量带来误差。 这些热磁效应有埃廷斯豪森效应，是由于在霍耳片两端有温度差，从而产生温差电动势U E ，它与霍耳电流I H 、磁场B 方向有关；能斯特效应，是由于当热流通过霍耳片（如1，2端）在其两侧（3，4端）会有电动势U N 产生，只与磁场B 和热流有关；里吉-勒迪克效应，是当热流通过霍耳片时两侧会有温度差产生，从而又产生温差电动势U R ，它同样与磁场B 及热流有关。 除了这些热磁副效应外还有不等位电势差U 0，它是由于两侧（3，4端）的电极不在同一等势面上引起的，当霍耳电流通过1，2端时，即使不加磁场，3和4端也会有电势差U 0产生，其方向随电流I H 方向而改变。 因此，为了消除副效应的影响，在操作时我们要分别改变I H 的方向和B 的方向，记下四组电势差数据，作运算并取平均值： 由于U E 方向始终与U H 相同，所以换向法不能消除它，但一般U E <《霍尔元件通用技术条件》编制说明
《霍尔元件通用技术条件》编制说明 （征求意见稿） 一、工作简况 1、任务来源 本项目是工业和信息化部行业标准制修订计划（工信厅科[2017] 70号），计划编号：2017-0581T-JB，项目名称“霍尔元件通用技术条件”进行修订，标准起草牵头单位：沈阳仪表科学研究院有限公司，计划应完成时间2019年。 2、主要工作过程 起草（草案、调研）阶段： 沈阳仪表科学研究院有限公司接受本标准的修订任务后，于2018年1月组织成立了标准编制工作组，制定了标准修订计划，修订工作组对霍尔元件的定义、基本参数、要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存等进行了总结和归纳。 在参照了国外相关标准和1999年发布的《霍尔元件通用技术条件》的基础上，根据各参编单位提出的意见，工作组经全方位的讨论、研究、修改及补充，确立了本《工作组讨论稿》的结构框架及基本内容。 2018年8月2日和8月9日在沈阳仪表科学研究院有限公司分别召开两次编制工作组会议。会上对标准工作组讨论稿进行了逐字逐句的讨论，工作组根据各位成员的意见，对标准进行修改，形成本征求意见稿及编制说明。 征求意见阶段： 审查阶段： 报批阶段： 3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等 本标准由沈阳仪表科学研究院有限公司、国家仪器仪表元器件质量监督检验中心、传感器国家工程研究中心、中国仪器仪表协会传感器分会、海宁嘉晨汽车电子技术有限公司、杭州电子科技大学等单位共同起草。 工作组主要成员：徐丹辉、李洪儒、张阳、于振毅、王松亭、郑楠、钱正洪、白茹。 工作安排：徐丹辉任修订工作组组长，全面负责标准修订工作，李洪儒、钱正洪负责对各阶段标准的审核。李洪儒、张阳负责与参编单位沟通、协调工作组内的意见。王松亭、郑楠、白茹负责标准资料收集、确定标准相关技术参数等工作。于振毅负责对资料进行总结和归纳、对各方面意见及建议的归纳分析，并提出内部修改意见。
霍尔元件
当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差，这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U， 其表达式为 U=K·I·B/d其中K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场（洛伦慈力Lorrentz）的磁感应强度，d是薄片的厚度。由此可见，霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。我门销售的霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的，当B值达到一定的程度（如B1）时，霍尔开关内部的触发器翻转，霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出，和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型（双极性）、双信号输出之分。霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关，压力开关，里程表等，作为一种新型的电器配件。 霍尔开关的功能类似干簧管磁控开关，但是比它寿命长，响应快无磨损，而且安装时要注意磁铁的极性，磁铁极性装反无法工作。
内部原理图及输入/输出的转移特性 产品3：M12霍尔式接近开关（NPN三极管驱动输出）15元一个检测距离：1～10毫米 工作电压：3～28V直流 工作电流：小于5毫安 响应频率：5000HZ 输出驱动电流：100毫安，感性负载50毫安 温度范围：－25～70度 安装方式：埋入式
霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量
霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量 086041B班D组何韵 摘要：霍尔效应是磁电效应的一种，利用这一现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面.霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法.本实验的目的在于了解霍尔效应的原理及有关霍尔器件对材料的要求，使用霍尔效应试验组合 仪，采用“对称测量法”消除副效应的影响，经测量得到试样的V H —I M 和V H —I S 曲线，并通 过实验测定的霍尔系数，判断出半导体材料试样的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数. 关键词：霍尔效应hall effect，半导体霍尔元件semiconductor hall effect devices，对称测量法symmetrical measurement，载流子charge carrier，副效应secondary effect 美国物理学家霍尔(Hall,Edwin Herbert,1855-1938)于1879年在实验中发现,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应.这个电势差也被叫做霍尔电势差.霍尔的发现震动了当时的科学界,许多科学家转向了这一领域，不久就发现了爱廷豪森(Ettingshausen)效应、能斯托(Nernst)效应、里吉-勒迪克(Righi-Leduc)效应和不等位电势差等四个伴生效应. 在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍耳效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖.之后，美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert https://www.360docs.net/doc/1d19070226.html,ughlin，1950-)、施特默(Horst L. St rmer，1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了1998年的诺贝尔物理
霍尔传感器的工作原理、分类及应用
霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基 霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。 一、霍尔效应霍尔元件霍尔传感器 霍尔效应 如图1所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B 的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压， 它们之间的关系为。 式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。 （二）霍尔元件 根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、
体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。 （三）霍尔传感器 由于霍尔元件产生的电势差很小，故通常将霍尔元件与放大器电路、温度补偿电路及稳压电源电路等集成在一个芯片上，称之为霍尔传感器。 霍尔传感器也称为霍尔集成电路，其外形较小，如图2所示，是其中一种型号的外形图。 二、霍尔传感器的分类 霍尔传感器分为线性型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 （一）线性型霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。（二）开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
第八章霍尔传感器
教师授课方案（首页） 授课班级09D电气1、电气2 授课日期 课节 2 课堂类型讲授 课题第八章霍尔传感器第一节霍尔元件的结构及工作原理第二节霍尔元件的特性参数第三节霍尔集成电路 第四节霍尔传感器的应用 教学目的与要求【知识目标】 1、了解霍尔传感器的工作原理 2、理解霍尔集成电路的特性掌握开关型的接线。 3、掌握霍尔传感器的应用。 【能力目标】培养学生理论分析及理论联系实际的能力。【职业目标】培养学生爱岗敬业的情感目标。 重点难点重点：开关型霍尔集成电路难点：开关型霍尔集成电路 教具教学辅助活动教具：霍尔传感器实物、多媒体课件、习题册教学辅助活动：提问、学生讨论 一节教学过程安排复习 因期中考试，无复习内容 分钟讲课 1、霍尔传感器的工作原理 2、霍尔传感器的特性参数 3、霍尔集成电路的特性。 4、霍尔传感器的应用。 78分钟小结 小结见内页，之后利用10分钟时间与学生互 动答疑 10分钟作业习题册第八章霍尔传感器习题2分钟 任课教师：叶睿2011年1月28日审查教师签字：年月日
教案附页【复习提问】因期中考试无复习提问 第八章霍尔传感器 第一节霍尔元件的工作原理及特性 【本节内容设计】 通过课件与教师演示讲授霍尔效应及霍尔传感器的工作原理，为霍尔传感器的学习奠定基础 【授课内容】 一、霍尔效应 金属或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E H，这种现象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电动势，上述半导体薄片称为霍尔元件。用霍尔元件做成的传感器称为霍尔传感器。 演示1： 将小型蜂鸣器的负极接到霍尔接近开关的OC门输出端，正极接V cc端。在没有磁铁靠近时，OC门截止，蜂鸣器不响。 当磁铁靠近到一定距离（例如3mm）时，OC门导通，蜂鸣器响。将磁铁逐渐远离霍尔接近开关到一定距离（例如5mm）时，OC门再次截止，蜂鸣器停响。 演示2： 将一根导线穿过10A霍尔电流传感器的铁芯，通入0.1~1A电流，观察霍尔IC的输出电压的变化，基本与输入电流成正比。 二、霍尔传感器的外形、结构、符号 三、霍尔传感器的工作原理 其中一对（即a、b端）称为激励电流端，另外一对（即c、d端）称为霍尔电动势输出端，c、d端一般应处于侧面的中点。 由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强，霍尔电动势也就越高。霍尔电动势E H可用下式表示 E H=K H IB（8-1）式中K H——霍尔元件的灵敏度。 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θ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B cosθ，这时的霍尔电动势为 E H=K H IB cosθ（8-2）
霍尔元件基本参数测量
实验名称：霍尔组件基本参数测量 仪器与用具：TH-H 霍尔效应实验组合仪 实验目的：1、了解霍尔效应实验原理 2、学习“对称法”消除副效应影响的方法 3、测量霍尔系数、确定样品导电类型、计算霍尔组件灵敏度等 实验报告内容（原理预习、操作步骤、数据处理、误差分析、思考题解答） 【实验原理】： 通有电流I S 的半导体薄片置于与它垂直的磁场B 中，在薄片的两测就会产生电势差U H —霍尔电势差，这种现象叫霍尔效应。 霍尔效应产生的原因，是因为形成电流的载流子在磁场中运动时，受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用,正、负电荷在样品两测边界聚集，形成横向电场E H —霍尔电场，产生霍尔电势差U H 。 载流子除受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用外，还受横向电场力Fe=eE H 的作用，当受到洛沦兹力与横向电场力大小相等时，即 eE H =qv ×B (4.7.1) 样品两测边界聚集的电荷不再变化，达到平衡。 样品中电流强度： I S =nevbd ( 4.7.2) 样品中横向电场E h 可认为是匀强电场，则有： U H =E h b=ne 1=R H d B I s （4.7.3） 基本参数： 1、霍尔系数R H 霍尔系数定义： R H = ne 1 由材料的性质(载流子密度)决定,反映材料的霍尔效应强弱。 由（4.7.3）得 R H = IsB d U H 上式提供了测量霍尔系数R H 的方法。 2、根据R H 的符号判断样品导电类型N 、P 半导体材料有N 型和P 型两种，将测的U H 、I S 、B 带入 R H = IsB d U H 得数为正时，样品为P 型半导体，得数为正时，样品为P 型半导体。
霍尔元件及其应用
霍尔元件及其应用 霍尔元件及其应用 摘要: 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。本文简要介绍其 工作原理，产品特性及其典型应用。 1 引言 霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。 霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。 霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。 按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量。 按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 2 霍尔效应和霍尔元件 2.1 霍尔效应 如图1所示，在一块通电的半导体薄片上，加上和片子表面垂直的磁场B，在薄片的横向两侧会出现一个电压，如图1中的VH，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。VH称为霍尔电压。
（a）霍尔效应和霍尔元件 这种现象的产生，是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下，分别向片子横向两侧偏转和积聚，因而形成一个电场，称作霍尔电场。霍尔电场产生的电场力和洛仑兹力相反，它阻碍载流子继续堆积，直到霍尔电场力和洛仑兹力相等。这时，片子两侧建立起一个稳定的电压，这就是霍尔电压。 在片子上作四个电极，其中C1、C2间通以工作电流I，C1、C2称为电流电极，C3、C4间取出霍尔电压VH，C3、C4称为敏感电极。将各个电极焊上引线，并将片子用塑料封装起来，就形成了一个完整的霍尔元件（又称霍尔片）。 (1) 或(2) 或(3) 在上述（1）、（2）、（3）式中VH是霍尔电压，ρ是用来制作霍尔元件的材料的电阻率，μn是材料的电子迁移率，RH 是霍尔系数，l、W、t分别是霍尔元件的长、宽和厚度，f(I/W)是几何修正因子，是由元件的几何形状和尺寸决定的，I是工作电流，V是两电流电极间的电压，P是元件耗散的功率。由(1)～(3)式可见，在霍尔元件中，ρ、RH、μn决定于元件所用的材料，I、W、t和f(I/W)决定于元件的设计和工艺，霍尔元件一旦制成，这些参数均为常数。因此，式(1)～(3)就代表了霍尔元件的三种工作方式所得的结果。(1)式表示电流驱动，(2)式表示电压驱动，(3)式可用来评估霍尔片能承受的最大功率。 为了精确地测量磁场,常用恒流源供电,令工作电流恒定,因而,被测磁场的磁感应强度B可用霍尔电压来量度。 在一些精密的测量仪表中，还采用恒温箱，将霍尔元件置于其中，令RH保持恒定。 若使用环境的温度变化，常采用恒压驱动，因和RH比较起来，μn随温度的变化比较平缓，因而VH受温度变化的影响较小。 为获得尽可能高的输出霍尔电压VH，可加大工作电流，同时元件的功耗也将增加。(3)式表达了VH能达到的极限——元件能承受的最大功耗。
霍尔元件测磁场与实验报告
用霍尔元件测磁场 前言： 霍耳效应是德国物理学家霍耳（A.H.Hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。 利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍耳器件，会有更广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。 教学目的： 1.了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。 2.掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。 3.学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。 教学重难点： 1. 霍尔效应 2. 霍尔片载流子类型判定。 实验原理 如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中， 其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（M、N和P、S），径电极M、N通以直流电流I H，则在P、S极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。
假设霍尔片是由n 型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极M 、N 上通过的电流由M 极进入，N 极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流I S 的方向相反为v,运动的载流子在磁场B 中要受到洛仑兹力f B 的作用，f B =e v ×B ，电子在f B 的作用下，在由N →M 运动的过程中，同时要向S 极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（P 极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差V H ，即霍尔电势差。薄片中电子在受到f B 作用的同时，要受到霍尔电压产生的霍尔电场E H 的作用。f H 的方向与f B 的方向正好相反，E H =V H /b , b 是上下侧面之间的距离即薄片的宽度，当f H +f B =0时，电子受力为零达到稳定状态，则有 –e E H +(–e v ×B)=0 E H = - v ×B 因 v 垂直B ，故 E H =v B （v 是载流子的平均速度） 霍尔电压为 V H = b E H = b v B 。 设薄片中电子浓度为n ，则 I S =nedb v , v =I S /nedb 。 V H = I S B/ned =K H I S B 式中比例系数K H = 1/ned ，称为霍尔元件的灵敏度。 将V H =K H I S B 改写得 B = V H / K H I S 如果我们知道了霍尔电流I H ，霍尔电压V H 的大小和霍尔元件的灵敏度K H ，我们就可以算出磁感应强度B 。 实际测量时所测得的电压不只是V H ，还包括其他因素带来的附加电压。根据其产生的原因及特点，测量时可用改变I S 和B 的方向的方法，抵消某些因素的影响。例如测量时首先任取某一方向的I S 和B 为正，当改变它们的方向时为负，保持I S 、B 的数值不变，取（I S+，B +）、（I S-、B +）、（I S+、B -）、（I S-，B -）四种条件进行测量，测量结果分别为： V 1= V H +V 0+V E +V N +V RL V 2=-V H -V 0-V E +V N +V RL V 3=-V H +V 0-V E -V N -V RL V 4=V H -V 0+V E -V N -V RL 从上述结果中消去V 0，V N 和V RL ，得到 V H = 4 1 （V 1-V 2-V 3+V 4）-V E
霍尔元件简介及应用
霍尔元件简介及应用 霍尔元件之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子或正孔推回之力(亦即前者之力等于后者之力)，而且与电流I 乘以磁场B 之积成比例。比例常数为决定于物质之霍耳常数除以物质在磁场方向之厚度所得之值。 图1 霍尔组件之原理
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： (1) 材料性质与霍尔系数乘以电子移动度之积之平方根成正比。 (2) 材料之形状与厚度之平方根之倒数成正比。 由于上述关系，实际的霍尔组件中，可将霍尔系数及电子移动度大的材料加工成薄的十字形予以制成。 图2系表示3～5 端子之霍尔组件的使用方法，在三端子霍尔元件之输出可以产生输入端子电压之大致一半与输出信号电压之和的电压，而在四端子及五端子霍尔组件中，在原理上虽然可以免除输入端子电压的影响，但实际上即使在无磁场时，也有起因于组件形状之不平衡等因素之不平衡电压存在。
霍尔元件传感器原理
2008-01-05 18:55 一、霍尔元件的工作原理： 霍尔元件应用霍尔效应的半导体。 二、霍尔元件的特性： 1、霍尔系数（又称霍尔常数）RH 在磁场不太强时，霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比，与霍尔片的厚度δ成反比，即UH =RH*I*B/δ，式中的RH称为霍尔系数，它表示霍尔效应的强弱。 另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。 2、霍尔灵敏度KH（又称霍尔乘积灵敏度） 霍尔灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片的厚度δ成反比，即KH=RH/δ，它通常可以表征霍尔常数。 3、霍尔额定激励电流 当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。 4、霍尔最大允许激励电流 以霍尔元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。 5、霍尔输入电阻 霍尔激励电极间的电阻值称为输入电阻。 6、霍尔输出电阻 霍尔输出电极间的电阻值称为输入电阻。 7、霍尔元件的电阻温度系数 在不施加磁场的条件下，环境温度每变化1℃时，电阻的相对变化率，用α表示，单位为%/℃。 8、霍尔不等位电势（又称霍尔偏移零点） 在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差
称为不等位电势。 9、霍尔输出电压 在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为霍尔输出电压。 10、霍尔电压输出比率 霍尔不等位电势与霍尔输出电势的比率 11、霍尔寄生直流电势 在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称寄生直流电势。 12、霍尔不等位电势 在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。 13、霍尔电势温度系数 在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。它同时也是霍尔系数的温度系数。
霍尔传感
填空题 1.霍尔传感器是利用＿＿霍尔效应＿来实现磁电转换的，霍尔系数与霍尔灵敏度的关系可用公式＿＿＿来表示。 2.霍尔传感器是利用＿＿＿来实现电转换的，霍尔电动势的公式用 来表示。 3. 利用霍尔效应原理工作的半导体器件称 霍尔传感器 。 4. 霍尔元件的灵敏度KH 与材料的性质及几何尺寸有关，一般来讲元件 越薄 其灵敏度越大，霍尔元件输出电动势UH= K H IB 。灵敏度 K H = R H /d . 5. 霍尔传感器是根据 霍尔效应 制作的传感器，广泛用于电磁、压力、 压力、振动 、加速度等方面的测量。 6. 霍尔元件的测量误差产生的主要原因有两类，即 半导体固有特性 和 半导体制造工艺的缺陷 。 7. 霍尔元件是N 型半导体制成扁平长方体，扁平边缘的两对侧 面各引出一对电极。一对叫 控制 电极用于引人 控制电流 ；另一对叫 输出 电极，用于输出 霍尔电动势 。 8. 目前霍尔元件主要应用于自动控制、计算机装置和现代军事领域的电磁、压力、加速度和振动等方面的测量。 9. 霍尔传感器具有灵敏度高、线性好、稳定性好、体积小和耐高温等特性。分为普通型、高灵敏度型、低温度系数型、测温测磁型和开关式霍尔元件。 10. 霍尔片的灵敏度（灵敏系数）指单位磁场强度和单位电流作用下，所输出的霍尔电动势的大小。 11. 霍尔电势 是在L 无穷大前提下得到的，实际不可能为 无穷大，一般要求长宽比大于2.0即可。 12. 半导体电子迁移率一般大于空穴的迁移率，所以 霍尔元件多采用N 型半导体。霍尔元件厚度d 越小，霍尔灵敏度 KH 越大，所以霍尔元件做的较薄。 13. 霍尔传感器的应用类型主要有线性应用和开关应用两种，霍尔片的连接方式有控制电流端并联和控制电流端串联两种。 14.霍尔元件在交变磁场中工作时，即使不加控制电流，由于霍尔电极的引线布 IB K d U H H H ==IB K d IB R U H H H ==
霍尔传感器特性研究及其应用
实验十二 霍尔传感器特性研究及其应用 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场。这个现象是霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。霍尔效应不仅是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔传感器已被广泛应用于非电量电测、自动控制和信息处理。 【实验目的】 1. 了解霍尔效应原理及以及研究霍尔传感器的特性。 2. 学习用“对称测量法”消除霍尔传感器副效应的影响。 3. 学会测定霍尔传感器的导电类型，会计算载流子浓度和迁移率。 【实验原理】 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被束缚在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的积累。从而形成附加的横向电场。对于图12-1所示的霍尔传感器，若在x 方向通以电流，在Z 方向加磁感应强度为B 的磁场，则在Y 方向即A 、A /两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向决定于材料的导电类型。显然，该电场阻止载流子继续向侧面移动，当载流子所受的横向电场力eE H 和洛仑兹力evB 相等时，样品两侧电荷的积累就达到平衡，故有 e E H =e b V H = e v B (12-1) 其中E H 称为霍尔电场，v 是载流子在 电流方向上的平均漂移速度。 设霍尔传感器的宽度为b ，厚度为d ，载流子浓度为n ，则 I = n e v b d (12-2) 由（12-1）.（12-2）两式可得 d IB R d IB ne b E V H h H == =1 ne I R H = （12-3）
霍尔元件
霍尔元件实验
霍尔元件实验 【实验背景】 ?霍尔效应这一现象由美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当载流体置于磁场中，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直电流和磁场的方向会产生一电场，此现象称为霍尔效应。?在霍尔效应发现约100年后，德国物理学家克利青等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍尔效应，克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。之后，美籍华裔物理学家崔琦和美国物理学家劳克林、施特默在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。 ?复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言，之后被实验证实，这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。 ?由清华大学薛其坤院士领衔，清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破，他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应，这是中国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象，也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。 【实验目的】
（1）了解霍尔元件的基本原理； （2）通过测量得到霍尔元件的霍尔电压与工作电流（励磁电流）、霍尔电压与电磁铁线圈工作电流之间的关系； （3）学习用霍尔元件测量磁感应强度的方法； （4）测量室温下霍尔元件的基本参数。 【实验仪器】 霍尔效应实验装备包括ZKY-HS 霍尔效应实验仪和ZKY-HC 霍尔效应测试仪两部分。 【实验原理】 一、霍尔效应 一半导体片（霍尔片）长宽高分别为L ，d ，b ，沿Z 方向加一均匀磁场B ，沿x 方向加一稳恒工作电流Is 后，半导体中载流子（空穴或电子）在沿x 方向运动的同时，将受到洛伦兹力F B 的作用，F B =ev Ｂ，这个力使电荷堆积形成一个ｙ方向的电场，即霍尔电场，对载流I S 调节旋钮 测 试 仪 二维移动尺 C 形电磁铁 面板标示牌 双刀双 掷开关 I S 输出端 U H 输入端 I M 输出端 I M 调节 旋钮 电源开关 实 验 仪 I S 输入端 U H 输出端 I M 输入端 霍尔电压量程切换 按钮