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霍尔元件的工作原理


本文摘要:霍尔效应是指磁场作用于载流金属导体和半导体中的载流子时产生纵向电位差的物理现象。

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霍尔效应是指磁场作用于载流金属导体和半导体中的载流子时产生纵向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是美国物理学家霍尔于1879年发现的。当电流通过金属箔时,如果在垂直于电流的方向上产生磁场,纵向电势差不会总是出现在金属箔的两侧。

半导体中的霍尔效应比金属箔中的霍尔效应更明显,而铁磁性金属在居里温度以下会表现出很强的霍尔效应。利用霍尔效应可以设计出多种传感器。

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霍尔电位差UH的基本关系是UH=RHIB/d(18)RH=1/nq(金属)(19),其中RH霍尔系数:n载流子浓度或自由电子浓度;q电子量;一、当前通过;b垂直I的磁感应强度;导体的厚度。对于半导体和铁磁金属,霍尔系数的表达式与方程(19)不同,在此推导。

由于带电导线周围没有磁场,且其大小与导线中的电流成正比,可以用霍尔元件测量磁场,进而确定导线的电流。利用这一原理可以设计霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路再次发生电识别,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,因此特别适合大电流传感。

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如果把霍尔元件放在电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中,这个元件中会产生电流I,同时在元件上产生的霍尔电势差与电场强度E成正比,如果再测量这个电磁场的磁场强度,就可以用P=EH来确定电磁场功率密度的瞬时值P。这种方法可以包括霍尔功率传感器。

如果由霍尔元件构成的电源按照预期的方向规则地布置在物体上,当安装在运动物体上的永磁体穿过它时,可以从测量电路测量脉冲信号。根据脉搏信号,裴可以感应到运动物体的偏差。如果测量每单位时间接收的脉冲数,可以确认移动速度。


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