霍爾元件的工作原理

2020-12-14 找磁材

霍爾元件是一種基於霍爾效應的磁傳感器，用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關的場合中使用。霍爾元件具有許多優點，它結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油汙、水汽及鹽霧等的汙染或腐蝕。

霍爾元件應用範圍極其廣泛，如在汽車分電器上作信號傳感器、ABS系統中的速度傳感器、汽車速度表和裡程表、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度傳感器、各種開關，等等。

常見的霍爾元件，圖片來源於網絡

霍爾效應

了解霍爾元件的工作原理讓我們先從學習霍爾效應開始吧。

霍爾效應是電磁效應的一種，這一現象是美國物理學家霍爾於1879年在研究金屬的導電機制時發現的。當電流垂直於外磁場通過半導體時，載流子發生偏轉，垂直於電流和磁場的方向會產生一附加電場，從而在半導體的兩端產生電勢差，這一現象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差。

霍爾元件

根據霍爾效應做成的霍爾器件，就是以磁場為工作媒介，將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關的功能。按照霍爾元件的功能可將它分為霍爾線性元件和霍爾開關元件，前者輸出模擬量，後者輸出數字量。

01. 霍爾線性元件

線性型霍爾元件的內部構成主要包括：穩壓電路、線性霍爾元件、運算放大器三大部分。其輸入是磁感應強度，輸出是和輸入量成正比的電壓。這類電路有很高的靈敏度和優良的線性度，適用於各種磁場檢測。線性霍爾元件會根據磁場的強弱觸發出拋物線式的行程，比如電動車的加速把就是用線性霍爾元件，可以根據磁場的變化使速度從0加到最大，但是磁場強度超過某區間最高點時，速度始終保持不變。

02. 霍爾開關

開關型霍爾傳感器由穩壓器、霍爾元件、放大器、斯密特觸發器和輸出級組成。

圖片來源於網絡

當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因產生霍爾效應而使開關內部電路狀態發生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。

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