专题九 霍尔式传感器（课件）-浙江省职教高考《传感器及应用》第2版讲练测

专题九.霍尔式传感器 《传感器及应用》（第2版） 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 目录 常见考点： 1. 霍尔元件的基本参数：输入电阻、输出电阻、最大激励电流、灵敏度、最大磁感应强度、不等位电势能、霍尔电势温度系数。 2. 霍尔式传感器的应用：角位移测量仪、霍尔转速度、霍尔式徽压力传感器。 3. 集成霍尔元件：随着微电子技术的发展，目前霍尔器件多已集成化。集成霍尔元件有许多优点，如体积小、灵敏度高、输出幅度大、温漂小、对电流稳定性要求低等。集成霍尔元件可分为线性型和开关型两大类，前者是将霍尔元件和恒流源、线性放大器等做在一个芯片上，输出电压较高，使用非常方便。 一.考纲解读 考试要求： 1. 理解霍尔效应和霍尔元件的工作原理；熟悉霍尔元件的结构和工作模式。 2. 了解霍尔元件的基本参数，如灵敏度、磁场范围和线性范围；掌握温度对霍尔元件的影响以及相关补偿方法。 3. 了解集成霍尔元件的特点和优势；认识集成霍尔元件在电流测量、磁场检测等领域的应用。 4. 熟悉霍尔式传感器在位置检测、速度测量、电流测量等方面的应用；理解霍尔效应传感器与其他类型传感器的对比和选择。 一.考纲解读 易考题型： 1.简答题：集成霍尔元件的特点和优势、电流测量、磁场检测等应用。 2.选择题：霍尔元件的基本参数、温度误差补偿方法。霍尔效应、霍尔元件的工作原理、霍尔元件的结构和工作模式。 3.应用题：位置检测、速度测量、电流测量等应用、霍尔效应传感器与其他类型传感器的对比和选择。 一.考纲解读 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 1.霍尔效应 一块长l、宽 b、厚d 的半导体，在外加磁场 B作用下，当有电流I流过时，运动电子受洛仑兹力的作用而偏向一侧(图中“_”B侧)，使该侧形成电子的积累，与它对立的侧面由于减少了电子浓度，出现了正电荷。这样，在两侧面间就形成了一个电场。运动电子在受洛仑兹力的同时，又受电场力的作用最后当这两作用力相等时，电子的积累达到动态平衡，这时两侧之间建立电场，称霍尔电场 E.，相应的电压称霍尔电压 U，上述这种现象称霍尔效应。 2.霍尔元件的基本参数 (1) 输入电阻 R霍尔元件两激励电流端的直流电阻称为输入电阻。它的数值从几欧到几百欧，视不同型号的元件而定。温度升高，输入电阻变小，从而使输入电流变大，最终引起霍尔电势变化。为了减少这种影响，最好采用恒流源作为激励源。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： (2) 输出电阻 R。两个霍尔电势输出端之间的电阻称为输出电阻。它的数值与输人电阳属同一数量级，并也随温度改变而改变。选择适当的负载电阻 R，与之匹配，可以使由温度引起的霍尔电势的漂移减至最小。 (3) 最大激励电流 由于霍尔电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几百毫安。 (4)灵敏度K，Ky=U/(IB)，它的数值约为10 mV/(mA·T)。 (5) 最大磁感应强度 B磁感应强度为 B，时，霍尔电势的非线性误差将明显增大，B的数值一般为零点几特斯拉。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： (6) 不等位电势 在额定激励电流下，当外加磁场为零时，霍尔元件输出端之间的开路电压称为不等位电势，它是由于四个电极的几何尺寸不对称引起的，使用时多采用电桥法来补偿不等位电势引起的误差。 (7) 霍尔电势温度系数 在一定磁场强度和激励电流的作用下，温度每变化1C霍尔电势变化的百分数称为霍尔电势温度系数，它与霍尔元件的材料有关。 3.霍尔式传感器的应用 霍尔式传感器是由霍尔元件与弹性敏感元件或永磁体结合而形成的，具有灵敏度高、体积小、重量轻、无触点、频响宽(由直流到微波)、动态特性好、可靠性高、寿命长、价格低等优点，因此在磁场、电流及各种非电量测量、信息处理、自动化技术等方面得到广泛的应用。 二.知识点梳理和重点概念复习 重点概念复习： 1. 理解霍尔效应和霍尔元件的工作原理；熟悉霍尔元件的结构和工作模式。 2. 了解霍尔元件的基本参数，如灵敏度、磁场范围和线性范围；掌握温度对霍尔元件的影响以及相关补偿方法。 3. 熟悉霍尔式传感器在位置检测、速度测量、电流测量等方面的应用；理解霍尔效应传感器与其他类型传感器的对比和选择。 4.了解集成霍尔元件的特点和优势；认识集成霍尔元件在电流测量、磁场检测等领域的应用。 二.知识点梳理和重点概念复习 1.霍尔元件的结构通常包括以下哪些部分？