什么是霍尔元件？

霍尔元件简介

据小编所知霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。一般用于电机中测定转子转速，如录象机的磁鼓，电脑中的散热风扇等，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。霍尔元件可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。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。

霍尔元件优点

霍尔元件具有许多优点，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）。采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℃。

                                 图1.霍尔元件示意图

霍尔元件特点

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：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。

霍尔效应

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。置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。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。

                                  图2. 霍尔元件原理图

霍尔元件的分类

1·双极性霍尔开关的感应方式：因为磁场有两个磁极N、S（正磁或负磁），所以两个磁极分别控制双极性霍尔开关的开和关（高低电平），它一般具有锁定的作用，也就是说当磁极离开后，霍尔输出信号不发生改变，直到另一个磁极感应。另外，双极性霍尔开关的初始状态是随机输出，有可能是高电平，也有可能是低电平。全极性霍尔开关的感应方式：全极性霍尔开关的感应方式与单极性霍尔开关的感应方式相似，区别在于，单极性霍尔开关会指定磁极，而全极性霍尔开关不会指定磁极，任何磁极靠近输出低电平信号，离开输出高电平信号。 

2·线性霍尔：线性霍尔元件是一种模拟信号输出的磁传感器，输出电压随输入的磁力密度线性变化。 线性霍尔效应传感器 IC 的电压输出会精确跟踪磁通密度的变化。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。 线性霍尔元件是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，一般应用于调速，测电压、电流、功率、厚度、线圈匝数等等。

3·霍尔开关：按照霍尔开关的感应方式可将它们分为：单极性霍尔开关、双极性霍尔开关、全极性霍尔开关。单极性霍尔开关的感应方式：磁场的一个磁极靠近它，输出低电位电压（低电平）或关的信号，磁场磁极离开它输出高电位电压（高电平）或开的信号，但要注意的是，单极性霍尔开关它会指定某磁极感应才有效，一般是正面感应磁场S极，反面感应N极。 小编今天就暂时先说到这里 ， 若大家有其他不同见解或是疑问， 可以到本站的论坛去发帖跟我爱方案网网友交流...