霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；?爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器?；魻杺鞲衅髟诠?業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用

一、霍爾效應(yīng) 霍爾元件 霍爾傳感器

（一）霍爾效應(yīng)

如圖 1 所示，在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流 I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生電勢(shì)差為 UH 的霍爾電壓，它們之間的關(guān)系為：

式中 d 為薄片的厚度，k 稱(chēng)為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。 上述效應(yīng)稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，它是德國(guó)物理學(xué)家霍爾于 1879 年研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的

（二）霍爾元件

根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、 頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此，在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域 得到廣泛的應(yīng)用

（三）霍爾傳感器

由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢(shì)差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路 等集成在一個(gè)芯片上，稱(chēng)之為霍爾傳感器

霍爾傳感器也稱(chēng)為霍爾集成電路，其外形較小，如圖 2 所示，是其中一種型號(hào)的外形圖。

二、霍爾傳感器的分類(lèi)

霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器兩種

（一）線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。 

（二）開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字 量

三、霍爾傳感器的特性

（一）線性型霍爾傳感器的特性

輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系，如圖 3 所示，可見(jiàn)，在 B1～B2 的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)有較好 的線性度，磁感應(yīng)強(qiáng)度超出此范圍時(shí)則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)

（二）開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器的特性

如圖 4 所示，其中 BOP 為工作點(diǎn)“開(kāi)”的磁感應(yīng)強(qiáng)度，BRP 為釋放點(diǎn)“關(guān)”的磁感應(yīng)強(qiáng)度

當(dāng)外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)動(dòng)作點(diǎn) Bop 時(shí)，傳感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動(dòng)作點(diǎn) Bop 以下時(shí)， 傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點(diǎn) BRP 時(shí)，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖?。Bop 與 BRP 之間的 滯后使開(kāi)關(guān)動(dòng)作更為可靠

另外還有一種“鎖鍵型”（或稱(chēng)“鎖存型”）開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器，其特性如圖 5 所示

當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)動(dòng)作點(diǎn) Bop 時(shí)，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑谕獯艌?chǎng)撤消后，其輸出 狀態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)），必須施加反向磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到 BRP 時(shí)，才能使電平產(chǎn)生變化

四、霍爾傳感器的應(yīng)用

按被檢測(cè)對(duì)象的性質(zhì)可將它們的應(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。前者是直接檢測(cè)受檢對(duì)象本身的 磁場(chǎng)或磁特性，后者是檢測(cè)受檢對(duì)象上人為設(shè)置的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)是被檢測(cè)的信息的載體，通過(guò)它，將 許多非電、非磁的物理量，例如速度、加速度、角度、角速度、轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí) 間等，轉(zhuǎn)變成電學(xué)量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制

（一）線性型霍爾傳感器主要用于一些物理量的測(cè)量。例如：

1、電流傳感器

由于通電螺線管內(nèi)部存在磁場(chǎng)，其大小與導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾傳感器測(cè)量出磁場(chǎng)， 從而確定導(dǎo)線中電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點(diǎn)是不與被測(cè)電路發(fā)生 電接觸，不影響被測(cè)電路，不消耗被測(cè)電源的功率，特別適合于高電壓、大電流傳感

霍爾電流傳感器工作原理如圖 6 所示，標(biāo)準(zhǔn)圓環(huán)鐵芯有一個(gè)缺口，將霍爾傳感器插入缺口中，圓環(huán) 上繞有線圈，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，則霍爾傳感器有信號(hào)輸出

2、位移測(cè)量

如圖 7 所示，兩塊永久磁鐵同極性相對(duì)放置，將線性型霍爾傳感器置于中間，其磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，這個(gè) 點(diǎn)可作為位移的零點(diǎn)，當(dāng)霍爾傳感器在 Z 軸上作△Z 位移時(shí)，傳感器有一個(gè)電壓輸出，電壓大小與位移 大小成正比

如果把拉力、壓力等參數(shù)變成位移，便可測(cè)出拉力及壓力的大小，如圖 8 所示，是按這一原理制成 的力傳感器

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