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延伸內(nèi)容
詳情介紹:所謂霍爾效應,是指磁場作用于載流金屬導體、半導體中的載流子時,產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應是1879年被美國物理學家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當電流通過金屬箔片時,若在垂直于電流的方向施加磁場,則金屬箔片兩側面會出現(xiàn)橫向電位差。半導體中的霍爾效應比金屬箔片中更為明顯,而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應。利用霍爾效應可以設計制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關系為:UH=RHIB/d(1)RH=1/nq(金屬)式中RH――霍爾系數(shù);n――單位體積內(nèi)載流子或自由電子的個數(shù);q――電子電量;I――通過的電流;B――垂直于I的磁感應強度;d――導體的厚度。對于半導體和鐵磁金屬,霍爾系數(shù)表達式和式(2)不同,此處從略。由于通電導線周圍存在磁場,其大小和導線中的電流成正比,故可以利用霍爾元件測量出磁場,就可確定導線電流的大小。利用這一原理可以設計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不和被測電路發(fā)生電接觸,不影響被測電路,不消耗被測電源的功率,特別適合于大電流傳感。若把霍爾元件置于電場強度為E、磁場強度為H的電磁場中,則在該元件中將產(chǎn)生電流I,元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差和電場強度E成正比,如果再測出該電磁場的磁場強度,則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH確定。利用這種方法可以構成霍爾功率傳感器。如果把霍爾元件集成的開關按預定位置有規(guī)律地布置在物體上,當裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時,可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù),則可以確定其運動速度。按照霍爾元件的功能可將它們分為:霍爾線性器件和霍爾開關器件。前者輸出模擬量,后者輸出數(shù)字量。按被檢測的對象的性質(zhì)可將它們的應用分為:直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性,后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場,用這個磁場來作被檢測的信息的載體,通過它,將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數(shù)、轉速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等,轉變成電量來進行檢測和控制。按照霍爾開關的感應方式可將它們分為:單極性霍爾開關、雙極性霍爾開關、全極性霍爾開關。單極性霍爾開關的感應方式:磁場的一個磁極靠近它,輸出低電位電壓(低電平)或關的信號,磁場極離開它輸出高電位電壓(高電平)或開的信號,但要注意的是,單極性霍爾開關它會指定某磁極感應才有效,一般是正面感應磁場S極,反面感應N極。雙極性霍爾開關的感應方式:因為磁場有兩個磁極N、S(正磁或負磁),所以兩個磁極分別控制雙極性霍爾開關的開和關(高低電平),它一般具有鎖定的作用,也就是說當磁極離開后,霍爾輸出信號不發(fā)生改變,直到另一個磁極感應。另外,雙極性霍爾開關的初始狀態(tài)是隨機輸出,有可能是高電平,也有可能是低電平。全極性霍爾開關的感應方式:全極性霍爾開關的感應方式與單極性霍爾開關的感應方式相似,區(qū)別在于,單極性霍爾開關會指定磁極,而全極性霍爾開關不會指定磁極,任何磁極靠近輸出低電平信號,離開輸出高電平信號。線性霍爾元件是一種模擬信號輸出的磁傳感器,輸出電壓隨輸入的磁力密度線性變化。線性霍爾效應傳感器IC的電壓輸出會跟蹤磁通密度的變化。在靜態(tài)(無磁場)時,從理論上講,輸出應等于在工作電壓及工作溫度范圍內(nèi)的電源電壓的一半。增加南極磁場將增加來自其靜態(tài)電壓的電壓。相反,增加北極磁場將增加來自其靜態(tài)電壓的電壓。這些部件可測量電流的角、接近性、運動及磁通量。它們能夠以磁力驅動的方式反映機械事件。
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