什么是霍爾元件

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)中測定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，如錄像機(jī)的磁鼓，電腦中的散熱風(fēng)扇等；是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛的應(yīng)用。

霍爾元件分類

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

按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設(shè)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(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)生變化的時間等，轉(zhuǎn)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。

霍爾元件工作原理

霍爾元件應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。

所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(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現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。

利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關(guān)系為：

UH=RHIB/d （1） RH=1/nq（金屬） （2）

式中 RH――霍爾系數(shù)；n――單位體積內(nèi)載流子或自由電子的個數(shù)；q――電子電量；I――通過的電流；B――垂直于I的磁感應(yīng)強(qiáng)度；d――導(dǎo)體的厚度。

對于半導(dǎo)體和鐵磁金屬，霍爾系數(shù)表達(dá)式和式（2）不同。

由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小和導(dǎo)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(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不和被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。

若把霍爾元件置于電場強(qiáng)度為E、磁場強(qiáng)度為H的電磁場中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差和電場強(qiáng)度E成正比，如果再測出該電磁場的磁場強(qiáng)度，則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH確定。

利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。

如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運動速度。

霍爾元件作用及應(yīng)用

霍爾元件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。

線性霍爾元件的應(yīng)用：

1、數(shù)學(xué)運算器方面的應(yīng)用：乘法、除法、倒數(shù)電路、開方電路

2、電流測量的應(yīng)用：直流電流與交流電流的測量

3、電壓測量的應(yīng)用：直流電壓和交流電壓的測量

4、功率測量的應(yīng)用：直流功率的交流功率的測量

5、功率因數(shù)測量的應(yīng)用

6、磁場的測量：直流磁場和交流磁場的測量

7、線圈匝數(shù)的測量：霍爾檢零式線圈匝數(shù)的測量和霍爾直接檢式線圈匝數(shù)的測量

8、異步電動機(jī)參數(shù)中的應(yīng)用

9、磁性材料矯頑力的測量：測量磁性矯頑力和測量機(jī)械零件硬度