霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器，廣泛用于電磁、壓力、加速度、振動等方面的測量。其特點是體積小、功耗小、壽命長、安裝方便、耐腐蝕和污染。
像光電開關(guān)傳感器發(fā)展歷史有所不同，霍爾傳感器是1879年美國物理學家霍爾在試驗中發(fā)現(xiàn)了金屬材料具有霍爾效應(yīng)，但是由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒有得到應(yīng)用。半導(dǎo)體出現(xiàn)后，研究人員開始使用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象顯著，從此霍爾傳感器才得到應(yīng)用和發(fā)展。
金屬或半導(dǎo)體薄片旋轉(zhuǎn)在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，當有電流I通過時，在垂直于電流I和磁場B的方向上將產(chǎn)生電壓UH，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電壓Uh稱為霍爾電壓。
在洛倫茲力FL的作用下，電子向半導(dǎo)全的一面偏轉(zhuǎn)，在該面上形成電子的積累，而在相對的面上會因為缺少電子而出現(xiàn)相同數(shù)目的正電荷，電荷的出現(xiàn)在這兩個面產(chǎn)生了霍爾電場EH，運動電子此時會受到電場力FE的作用，電場力FE的表達式為FE=QEH。
電場力的出現(xiàn)阻止了電子和偏移，當電子所受到的電場力和洛侖茲力相同時，電荷的積累達到，霍爾電場EH也就達到了穩(wěn)定狀態(tài)，半導(dǎo)體兩個面之間出現(xiàn)了電位差UH，該電壓被稱為霍爾電壓。
影響霍爾電壓的因素有：
1、材料。半導(dǎo)體材料比金屬導(dǎo)體材料更適合作霍爾材料，半導(dǎo)體材料的電子濃度Q較小，霍爾電壓UH比較大。
2、電流。流經(jīng)霍爾元件的電大小決定著霍爾電壓UH的大小。
3、磁場強度。加在霍爾元件上的磁場強度決定著霍爾電壓UH的大小。
霍爾元件的結(jié)構(gòu)是由霍爾片、引線和殼體組成。 |
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