霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。霍尔效应实验测得的霍尔系数可以用来判断半导体材料的重要参数,如导电类型、载流子浓度、载流体迁移率等。
(霍尔传感器)
霍尔效应原理
霍尔势的大小取决于霍尔效应的原理:作为霍尔常数的Rh与半导体材料有关;I偏置电流为霍尔元件;B磁场强度;D半导体材料的厚度。
当偏置电流I固定时,对于给定的霍尔器件,UH完全取决于磁场强度B。
霍尔元件通常有四个输出端,其中两个是霍尔元件偏置电流I的输入端,另外两个是霍耳电压的输出端。如果两个输出形成一个外部电路,将产生霍尔电流。通常,偏置电流的设置通常由外部参考电压源给出;如果要求高精度,参考电压源应更换为恒流源。为了实现高灵敏度,一些霍尔元件的传感器表面配备了具有高磁导率的涂层合金;该传感器的霍尔电势很大,但饱和发生在0.05T左右,这仅适用于低范围和小范围使用。
控制半导体芯片两端的电流I。如果将具有磁感应强度B的均匀磁场施加到芯片的垂直方向,电势差将垂直于磁场的电流和UH霍尔电压。
霍尔传感器工作原理
磁场中有一个霍尔半导体芯片。恒流I在来自A的洛伦兹力的作用下,当I通过霍尔半导体时,电子的流动方向被转移到一侧,从而在CD方向上产生电势差,这被称为霍尔电压。
霍尔电压随磁场强度而变化。磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低。霍尔电压值很小,通常只有几毫伏。然而,电压可以被放大到足以通过集成电路中的放大器放大输出强信号。如果霍尔集成电路具有传感功能,则需要机械方法来改变磁感应强度。
旋转叶轮用作控制磁通量的开关。当叶轮叶片位于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时,磁场偏离集成电路,霍尔电压消失。这样,霍尔集成电路输出电压的变化可以指示叶轮驱动轴的某个位置。利用这种工作原理,霍尔IC芯片可以用于点火正时传感器。霍尔效应传感器是一种无源传感器,需要额外的电源才能工作。此功能使其能够检测低速操作。