定義
霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器,用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛的應(yīng)用。

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霍爾元件的工作原理

霍爾元件可用多種半導(dǎo)體材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多層半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)量子阱材料等等。
霍爾元件主要基于霍爾效應(yīng)，霍爾效應(yīng)是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)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(qiáng)的霍爾效應(yīng)。關(guān)于霍爾效應(yīng)的詳細(xì)描述可以參考銀河百科：霍爾效應(yīng)。

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霍爾元件優(yōu)點(diǎn)

霍爾元件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達(dá)1MHZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm級)。采用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)-55℃～150℃。

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霍爾元件的分類

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(guān)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(yīng)用分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)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(shè)置的磁場，用這個(gè)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(yīng)力、位置、位移、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)變成電量來進(jìn)行檢測和控制。

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霍爾元件的特性

01霍爾系數(shù)(又稱霍爾常數(shù))RH
在磁場不太強(qiáng)時(shí)，霍爾電勢差UH與激勵電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B的乘積成正比，與霍爾片的厚度δ成反比，即UH=RH*I*B/δ，式中的RH稱為霍爾系數(shù)，它表示霍爾效應(yīng)的強(qiáng)弱。另RH=μ*ρ即霍爾常數(shù)等于霍爾片材料的電阻率ρ與電子遷移率μ的乘積。
02霍爾靈敏度KH(又稱霍爾乘積靈敏度)
霍爾靈敏度與霍爾系數(shù)成正比而與霍爾片的厚度δ成反比，即KH=RH/δ，它通?？梢员碚骰魻柍?shù)。
03霍爾額定激勵電流
當(dāng)霍爾元件自身溫升10℃時(shí)所流過的激勵電流稱為額定激勵電流。
04霍爾最大允許激勵電流
以霍爾元件允許最大溫升為限制所對應(yīng)的激勵電流稱為最大允許激勵電流。
05霍爾輸入電阻
霍爾激勵電極間的電阻值稱為輸入電阻。
06霍爾輸出電阻
霍爾輸出電極間的電阻值稱為輸入電阻。
07霍爾元件的電阻溫度系數(shù)
在不施加磁場的條件下，環(huán)境溫度每變化1℃時(shí)，電阻的相對變化率，用α表示，單位為%/℃。
08霍爾不等位電勢(又稱霍爾偏移零點(diǎn))
在沒有外加磁場和霍爾激勵電流為I的情況下，在輸出端空載測得的霍爾電勢差稱為不等位電勢。
09霍爾輸出電壓
在外加磁場和霍爾激勵電流為I的情況下，在輸出端空載測得的霍爾電勢差稱為霍爾輸出電壓。
10霍爾電壓輸出比率
霍爾不等位電勢與霍爾輸出電勢的比率
11霍爾寄生直流電勢
在外加磁場為零、霍爾元件用交流激勵時(shí)，霍爾電極輸出除了交流不等位電勢外，還有一直流電勢，稱寄生直流電勢。
12霍爾不等位電勢
在沒有外加磁場和霍爾激勵電流為I的情況下，環(huán)境溫度每變化1℃時(shí)，不等位電勢的相對變化率。
13霍爾電勢溫度系數(shù)
在外加磁場和霍爾激勵電流為I的情況下，環(huán)境溫度每變化1℃時(shí)，不等位電勢的相對變化率。它同時(shí)也是霍爾系數(shù)的溫度系數(shù)。
14熱阻Rth
霍爾元件工作時(shí)功耗每增加1W，霍爾元件升高的溫度值稱為它的熱阻，它反映了元件散熱的難易程度，單位為：攝氏度/w。

審核編輯 黃宇