霍尔元件：构成、测量与应用

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：用锑化铟制成的霍尔元件灵敏度最高，但受温度的影响较大。目前使用锑化铟霍尔元件的场合较多。由于霍尔元件必须在磁场和控制电流的作用下才会产生霍尔电势，所以可以把I·B 乘积、I、B作为输入信号，霍尔元件的输出电势分别正比于I·B或I、B。图3-4霍尔元件基本测量电路3.不等位电势及补偿在额定的直流控制电流HI下，不加外磁场时，霍尔电极间的空载电势称为不等位电势，或叫零位电势，用0U表示。

霍尔元件是根据霍尔效应原理制成的磁电转换元件，常用锗、硅、砷化镓、砷化铟及锑化铟等半导体材料制成。用锑化铟制成的霍尔元件灵敏度最高，但受温度的影响较大。用锗制成的霍尔元件虽然灵敏度低，但它的温度特性及线性度好。目前使用锑化铟霍尔元件的场合较多。

1.霍尔元件的结构

图3-3（a）、（b）所示为霍尔元件的外形结构图，它由霍尔片、四根引线和壳体组成，激励电极通常用红色线，而霍尔电极通常用绿色或黄色线表示。霍尔元件在电路中的电气符号可用图3-3（c）所示的两种符号表示。

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图3-3　霍尔元件

2.霍尔元件的基本测量电路

霍尔元件的基本测量电路如图3-4所示。控制电流I由电源E提供，PR是用来调节控制电流大小的。LR是输出霍尔电势LU的负载。LR通常为放大器的输入电阻或测量仪表的内阻。由于霍尔元件必须在磁场和控制电流的作用下才会产生霍尔电势，所以可以把I·B 乘积、I、B作为输入信号，霍尔元件的输出电势分别正比于I·B或I、B。

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图3-4　霍尔元件基本测量电路

3.不等位电势及补偿

在额定的直流控制电流HI下，不加外磁场时，霍尔电极间的空载电势称为不等位电势，或叫零位电势，用0U表示。产生不等位电势的主要原因有：霍尔电极安装位置不正确，电极不对称或不在同一等位面上；半导体材料不均匀，造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀；控制电极接触不均匀，造成控制电流分布不均匀。

由于不等位电势与不等位电阻是一致的，因此可用分析电阻的方法对其进行补偿。如图3-5所示，其中A、B为控制电极，C、D为霍尔电极，在极间分布的电阻用R1、R2、R3、R4来表示。理想情况下，R1=R2=R3=R4，即可得零位电势为零。实际上，若存在零位电势，则说明这四个电阻不等。将这四个电阻视为电桥的四个臂，当存在零位电势时，电桥不平衡，为了使电桥达到平衡状态，可在电桥的阻值较大的臂上并联一个电阻，如图（a）所示，或在两个臂上同时并联电阻，如图（b）和（c）所示，显然图（c）调节比较方便。

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图3-5　不等位电势的补偿

对于霍尔元件的不等位电势，除了用上述分析电阻的方法进行补偿外，还可采用机械修磨或化学腐蚀的方法。

霍尔元件：构成、测量与应用

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