霍尔元件的工作原理是什么

霍尔元件的工作原理：所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。

当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。

由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。

扩展资料：

霍尔元件可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等。

常用的半导体材料N型硅、N型锗、锑化铟、砷化铟和不同比例亚砷酸铟和磷酸铟组成的In型固溶体等。

其中N型锗容易加工，其霍尔常数、温度性能、输出线性都较好，应用非常普遍锑化铟元件由于在高温时霍尔常数大，所以输出较大，但对温度最敏感，尤其在低温范围内温度系数大；砷化铟的霍尔常数较小，温度系数也较小，输出线性好；砷化镓的温度特性和输出线性好，是较理想的材料，但价格较贵。

参考资料来源：百度百科-霍尔元件

工作原理：

霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁感应强度。

磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。

扩展资料：

霍尔传感器是一种磁传感器。用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔传感器以霍尔效应为其工作基础，是由霍尔元件和它的附属电路组成的集成传感器。霍尔传感器在工业生产、交通运输和日常生活中有着非常广泛的应用。

霍尔传感器按被检测对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。前者是直接检测受检对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，这个磁场是被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量转变成电学量来进行检测和控制。

参考资料：

当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应这个电势差也被叫做霍尔电势差

电磁铁气隙中磁感应强度的分布,根据形状不同,分布也不同

当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应这个电势差也被叫做霍尔电势差

现在阐述霍尔效应的原理：

以p型半导体为例,当沿ox方向加电场Ex时,空穴漂移速度为vx,电流密度为Jx=pqvx,在垂直磁场Bz的作用下,空穴受到洛伦兹力qvB,方向沿-y方向,大小为qvxBz空穴在洛伦兹力的作用下向-y方向偏转,如同附加一个横向电流,因而在样品两端引起电荷积累,即产生了电势差

霍尔电压VH=RHIxBz/d,其中RH是霍尔常数,与材料的性质种类有关,Ix是x方向的电流,Bz是z方向的磁场,d是材料的厚度此时将会产生Y方向的电压

今天小编来为大家介绍以下霍尔电流传感器的原理，在此之前，一定有大部分人对霍尔电流传感器的工作原理有一定的了解，但是这部分人肯定是只知其一不知其二。小编精心为大家摘取了加上小编自己的理解，为大家整理好了今天这篇文章，希望对大家的理解有所帮助。先给大家说一下霍尔器件的知识，霍尔器件是采用半导体材料做成的磁电转换器件!一起来看看详细介绍吧!

霍尔电流传感器

霍尔电流传感器基于磁平衡式霍尔原理，根据霍尔效应原理，从霍尔元件的控制电流端通入电流Ic，并在霍尔 元件平面的法线方向上施加磁场 强度为B的磁场，那么在垂直于 电流和磁场方向(即霍尔输出端 之间)，将产生一个电势VH，称 其为霍尔电势，其大小正比于控 制电流I。与磁场强度B的乘积。 即有式中:K为霍尔系数，由霍尔元件的材料决定;I。为控制电流;B为磁场强度; VH为霍尔电势。

霍尔电流传感器示意图：

基本原理

霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。如果在输入端通入控制电流IC，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势VH。

霍尔电势VH的大小与控制电流IC和磁通密度B的乘积成正比，即:VH=KHICBsinΘ

霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。因此，使电流的非接触测量成为可能。

通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。因此，电流传感器经过了电-磁-电的绝缘隔离转换。

霍尔电流传感器示意图：

检测原理

由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U0可以间接反映出被测电流I1的大小，即:I1∝B1∝U0

我们把U0定标为当被测电流I1为额定值时，U0等于50mV或100mV。这就制成霍尔直接检测(无放大)电流传感器。

补偿原理

原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。所以称为霍尔磁补偿电流传感器。这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。

知道:Φ1=Φ2

I1N1=I2N2

I2=NI/N2·I1

霍尔效应原理图：

当补偿电流I2流过测量电阻RM时，在RM两端转换成电压。做为传感器测量电压U0即:U0=I2RM

按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从~系列规格的电流传感器。

由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加;其次，工作电流消耗也相应增加;但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。

霍尔效应原理图：

结语：小编现在给大家补充一下霍尔效应。霍尔效应被发现于1879年，当然发现者就是霍尔本人了。霍尔效应被广泛应用在现代的应用技术当中，比如说汽车电路上的电路开关、汽车各部件的检测、汽车内部的点火系统等等；今年来我国的清华大学和其他知名大学联合发现了反霍尔效应，这是中国从试验中独立观测到的物理现象，同时也是物理学领域的重要发现！

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