第六章 磁敏传感器(课件）-高二《传感器电路制作与调试项目教程》同步教学（电子工业版）

传感器电路制作与调试项目教程 第3版 第六章 磁敏传感器 www.515ppt.com 1 霍尔传感器 霍尔集成传感器 磁簧开关 磁敏电阻磁敏晶体管 磁场传感器 磁敏传感器的应用 www.515ppt.com 2 磁敏传感器 www.515ppt.com 3 磁敏传感器是一种利用导体和半导体的磁电转换原理，对磁感应强度、磁场强度和磁通量敏感把磁学量转换成电信系的传感器。 司南 指南鱼 指南针 www.515ppt.com 4 生活中我们遇到过哪些磁传感器的应用呢？ www.515ppt.com 5 日常生活中的刷卡消费 www.515ppt.com 6 汽车行驶中遇到紧急情况下——汽车防抱死装置 www.515ppt.com 7 量子弱磁共振分析仪 www.515ppt.com 8 霍尔传感器 www.515ppt.com 9 一. 霍尔效应 霍尔效应（Hall effect），是指置于磁场中的导体或半导体内通入电流，若电流与磁场方向垂直，则在磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差。 www.515ppt.com 10 一. 霍尔效应 霍尔效应产生的条件： 外加电流 外加磁场 www.515ppt.com 11 二. 霍尔电动势 磁感应强度B垂直于霍尔元件 霍尔电动势EH ： 式中EH——霍尔电动势 KH——霍尔元件的灵敏度 EH= KHBI 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 霍尔电动势EH： EH= KHBIcosθ www.515ppt.com 12 三. 特性参数 霍尔元件特性参数 （1）霍尔系数RH 霍尔系数RH由半导体材料的性质决定，单位是m3/C。其大小可表示为： —— d为半导体材料的厚度，I为电流，B为磁场强度。 （2）乘积灵敏度KH :其单位为mV／（mA·T）。 霍尔电压与控制电流及磁感应强度的乘积成正比，KH称为乘积灵敏度，单位为mV／（mA·T）。 EH=RHBI/d www.515ppt.com 13 三. 特性参数 （3）最大激励电流Im 由于霍尔电动势随激励电流增大而增大，故在应用中总希望选用较大的激励电流。但激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。 霍尔元件特性参数 www.515ppt.com 14 三. 特性参数 霍尔元件特性参数 （4）最大磁感应强度 Bm 磁感应强度超过 Bm时，霍尔电动势的非线性误差将明显增大，Bm的数值一般小于零点几特斯拉。 （5）输入电阻 Ri 霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几十欧到几百欧，视不同型号的元件而定。 www.515ppt.com 15 三. 特性参数 霍尔元件特性参数 （6）输出电阻Rc 两个霍尔传感器电势输出端之间的电阻称为输出电阻，它的数位与输入电阻同一数量级。 （7）不等位电动势 在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔输出端之间的开路电压称为不等位电动势。 www.515ppt.com 16 三. 特性参数 霍尔元件特性参数 （8）霍尔电动势温度系数 在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化l℃时霍尔电动势变化的百分数称为霍尔电动势温度系数，它与霍尔元件的材料有关，一般约为0.1％左右。在要求较高的场合，应选择低温漂的霍尔元件。 www.515ppt.com 17 四. 元件类型 霍尔元件传感器按构造分：有无铁心型、铁心型和测试用探针霍尔集成电路三类。按出线端子分：有三端子组件、四端子组件和五端子组件三种类型。 www.515ppt.com 18 霍尔集成传感器 www.515ppt.com 19 一. 霍尔线性输出型集成传感器 1.组成：霍尔元件和恒流源、线形差动放大器以及其他电路等制作在一块芯片上。 2.特点：输出的是模拟量，测量精度高、线性度好，往往限于特殊场合应用。 www.515ppt.com 20 二. 霍尔开关输出型集成传感器 1.组成：组成：霍尔元件和稳压电路、低耗放大器、施密特触发器以及OC门等制作在一块芯片上。 2.工作过程：当磁场强度超过规定工作点时，OC门由高阻状态变为低阻状态(即导通状态)，输出的霍尔电动势由高至低；当磁场强度低于释放点时，OC门重新恢复成高阻状态，输出的霍尔电动势由低至高。 www.515p