霍爾傳感器a44e：A44E霍爾傳感器資料.pdf
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3144
A e
* t
SENSITIVE HALL-EFFECT SWITCHES
FOR HIGH-TEMPERATURE OPERATION
These Hall-effect switches are monolithic integrated circuits with
tighter magnetic specifications, designed to operate continuously over
extended temperatures to +150°C, and are more stable with both
temperature and supply voltage changes. The unipolar switching
X
霍爾傳感器a44e：霍爾傳感元器件及霍爾傳感器A44E的詳細(xì)資料介紹
本文檔的主要內(nèi)容詳細(xì)介紹的是霍爾傳感元器件及霍爾傳感器A44E的詳細(xì)資料介紹。
霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測(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?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)im級(jí)）。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)一55℃~150℃。
按照霍爾器件的功能可將它們分為霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件。前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。
按被檢測(cè)的對(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)出受檢測(cè)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)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(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(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。
霍爾傳感器a44e：霍爾傳感器A44E的介紹及其應(yīng)用.pdf
電子競(jìng)賽專用A44E 原理及其應(yīng)用
霍爾傳感元器件及A44E 介紹
1 引言
霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測(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?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 霍爾器件具有許多優(yōu)
點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可
達(dá) 1MHZ ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性
器件的精度高、線性度好；霍爾開(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖
動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高 （可達(dá) |ìm 級(jí)）。取用了各種補(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℃。
按照霍爾器件的功能可將它們分為:霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件。前者輸出
模擬量，后者輸出數(shù)字量。
按被檢測(cè)的對(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)出受檢測(cè)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)，用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(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(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。
2 霍爾效應(yīng)和霍爾器件
2.1 霍爾效應(yīng)
如圖1 所示，在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場(chǎng)B，
在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓，如圖1 中的VH，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，
是 由科學(xué)家愛(ài)德文· 霍爾在 1879 年發(fā)現(xiàn)的。VH 稱為霍爾 電壓 。
這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，是因?yàn)橥姲雽?dǎo)體片中的載流子在磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛侖茲力的作用
下，分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，因而形成一個(gè)電場(chǎng)，稱作霍爾電場(chǎng)?；魻?br/>電場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)力和洛侖茲力相反，它阻礙載流子繼續(xù)堆積，直到霍爾電場(chǎng)力和
洛侖茲力相等。這時(shí)，片子兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓。
在片子上作四個(gè)電極，其中C 1、C2 間通以工作電流I，C 1、C2 稱為電流電極，
C3、C4 間取出霍爾電壓VH，C3、C4 稱為敏感電極。將各個(gè)電極焊上引線，并
將片子用塑料封裝起來(lái)，就形成了一個(gè)完整的霍爾元件 （又稱霍爾片）。
(1) (2) (3)
在上述 （1）、（2 ）、（3 ）式中VH 是霍爾電壓，|?是用來(lái)制作霍爾元件的材
料的電阻率，|ìn 是材料的電子遷移率，RH 是霍爾系數(shù)，l、W 、t 分別是霍爾元
件的長(zhǎng)、寬和厚度，f(I/W)是幾何修正因子，是由元件的幾何形狀和尺寸決定的，
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電子競(jìng)賽專用A44E 原理及其應(yīng)用
I 是工作電流，V 是兩電流電極間的電壓，P 是元件耗散的功率。由(1)～(3)式可
見(jiàn)，在霍爾元件中，|?、RH、|ìn 決定于元件所用的材料，I、W 、t 和f(I/W)決定
于元件的設(shè)計(jì)和工藝，霍爾元件一旦制成，這些參數(shù)均為常數(shù)。因此，式(1)～(3)
就代表了霍爾元件的三種工作方式所得的結(jié)果。(1)式表示電流驅(qū)動(dòng)，(2)式表示
電壓驅(qū)動(dòng)，(3)式可用來(lái)評(píng)估霍爾片能承受的最大功率。
為了精確地測(cè)量磁場(chǎng),常用恒流源供電,令工作電流恒定,因而,被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)
強(qiáng)度B 可用霍爾電壓來(lái)量度。 在一些精密的測(cè)量?jī)x表中，還采用恒溫箱，將霍
爾元件置于其中，令RH 保持恒定。 若使用環(huán)境的溫度變化，常采用恒壓驅(qū)動(dòng)，
因和 RH 比較起來(lái)，|ìn 隨溫度的變化比較平緩，因而 VH 受溫度變化的影響較
小。 為獲得盡可能高的輸出霍爾電壓 VH，可加大工作電流，同時(shí)元件的功耗
也將增加。(3)式表達(dá)了VH 能達(dá)到的極限——元件能承受的最大功耗。
2.2 霍爾器件
霍爾器件分為:霍爾元件和霍爾集成電路兩大類，前者是一個(gè)簡(jiǎn)單的霍爾片，
使用時(shí)常常需要將獲得的霍爾電壓進(jìn)行放大。后者將霍爾片和它的信號(hào)處理電路
集成在同一個(gè)芯片上。
2.2.1 霍爾元件
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。 InSb 
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霍爾傳感元器件及
A44E
介紹
1
引言
霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測(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?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。
霍爾器件具有許多優(yōu)
點(diǎn)，
它們的結(jié)構(gòu)牢固，
體積小，
重量輕，
壽命長(zhǎng)，
安裝方便，
功耗小，
頻率高
（可
達(dá)
1MHZ
）
，耐震動(dòng)，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(kāi)關(guān)器件無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)磨損、輸出波形清晰、無(wú)抖
動(dòng)、無(wú)回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)
|ìm
級(jí)）
。取用了各種補(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
℃。
按照霍爾器件的功能可將它們分為
:
霍爾線性器件和霍爾開(kāi)關(guān)器件。
前者輸出
模擬量，后者輸出數(shù)字量。
按被檢測(cè)的對(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)出受檢測(cè)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)，
用這個(gè)磁場(chǎng)來(lái)作被檢測(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(lái)進(jìn)行檢測(cè)和控制。
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霍爾效應(yīng)和霍爾器件
2.1
霍爾效應(yīng)
如圖
1
所示，在一塊通電的半導(dǎo)體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場(chǎng)
B
，
在薄片的橫向兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電壓，如圖
1
中的
VH
，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，
是
由
科
學(xué)
家
愛(ài)
德
文
·
霍
爾
在
1879
年
發(fā)
現(xiàn)
的
。
VH
稱
為
霍
爾
電
壓
。
這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，
是因?yàn)橥姲雽?dǎo)體片中的載流子在磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛侖茲力的作用
下，
分別向片子橫向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)和積聚，
因而形成一個(gè)電場(chǎng)，
稱作霍爾電場(chǎng)。
霍爾
電場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)力和洛侖茲力相反，
它阻礙載流子繼續(xù)堆積，
直到霍爾電場(chǎng)力和
洛侖茲力相等。這時(shí)，片子兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電壓，這就是霍爾電壓。
在片子上作四個(gè)電極，其中
C1
、
C2
間通以工作電流
I
，
C1
、
C2
稱為電流電極，
C3
、
C4
間取出霍爾電壓
VH
，
C3
、
C4
稱為敏感電極。將各個(gè)電極焊上引線，并
將
片
子用
塑
料封
裝
起來(lái)
，就
形
成了
一個(gè)
完
整的
霍爾
元
件（
又
稱霍
爾片
）
。
(1)
(2)
(3)
在上述（
1
）
、
（
2
）
、
（
3
）式中
VH
是霍爾電壓，
|?
是用來(lái)制作霍爾元件的材
料的電阻率，
|ìn
是材料的電子遷移率，
RH
是霍爾系數(shù)，
l
、
W
、
t
分別是霍爾元
件的長(zhǎng)、
寬和厚度，
f(I/W)
是幾何修正因子，
是由元件的幾何形狀和尺寸決定的，
ò3 1
