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霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器，廣泛用于電磁、壓力、加速度、振動(dòng)等方面的測(cè)量。其特點(diǎn)是體積小、功耗小、壽命長(zhǎng)、安裝方便、耐腐蝕和污染。 像光電開(kāi)關(guān)傳感器發(fā)展歷史有所不同，霍爾傳感器是1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了金屬材料具有霍爾效應(yīng)，但是由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒(méi)有得到應(yīng)用。半導(dǎo)體出現(xiàn)后，研究人員開(kāi)始使用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)現(xiàn)象顯著，從此霍爾傳感器才得到應(yīng)用和發(fā)展。 金屬或半導(dǎo)體薄片旋轉(zhuǎn)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流I通過(guò)時(shí)，在垂直于電流I和磁場(chǎng)B的方向上將產(chǎn)生電壓UH，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電壓Uh稱為霍爾電壓。 在洛倫茲力FL的作用下，電子向半導(dǎo)全的一面偏轉(zhuǎn)，在該面上形成電子的積累，而在相對(duì)的面上會(huì)因?yàn)槿鄙匐娮佣霈F(xiàn)相同數(shù)目的正電荷，電荷的出現(xiàn)在這兩個(gè)面產(chǎn)生了霍爾電場(chǎng)EH，運(yùn)動(dòng)電子此時(shí)會(huì)受到電場(chǎng)力FE的作用，電場(chǎng)力FE的表達(dá)式為FE=QEH。 電場(chǎng)力的出現(xiàn)阻止了電子和偏移，當(dāng)電子所受到的電場(chǎng)力和洛侖茲力相同時(shí)，電荷的積累達(dá)到，霍爾電場(chǎng)EH也就達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，半導(dǎo)體兩個(gè)面之間出現(xiàn)了電位差UH，該電壓被稱為霍爾電壓。 影響霍爾電壓的因素有： 1、材料。半導(dǎo)體材料比金屬導(dǎo)體材料更適合作霍爾材料，半導(dǎo)體材料的電子濃度Q較小，霍爾電壓UH比較大。 2、電流。流經(jīng)霍爾元件的電大小決定著霍爾電壓UH的大小。 3、磁場(chǎng)強(qiáng)度。加在霍爾元件上的磁場(chǎng)強(qiáng)度決定著霍爾電壓UH的大小。 霍爾元件的結(jié)構(gòu)是由霍爾片、引線和殼體組成。 |
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