霍爾傳感器原理
當(dāng)有電流 I 流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) eh ，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)，上述半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。
半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，如圖所示。當(dāng)有電流 I 流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) eh ，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)，上述半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。
原理簡(jiǎn)述如下：激勵(lì)電流 I 從 a 、 b 端流入，磁場(chǎng) B 由正上方作用于薄片，這時(shí)電子 e 的運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，將受到洛侖茲力 FL 的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，該側(cè)形成電子的堆積，從而在薄片的 c 、 d 方向產(chǎn)生電場(chǎng) E 。電子積累得越多， FE 也越大，在半導(dǎo)體薄片 c 、 d 方向的端面之間建立的電動(dòng)勢(shì) EH 就是霍爾電勢(shì)。

霍爾傳感器，直流和交流電流都可以測(cè)量，普通電流互感器只能測(cè)量交流電流，普通電流互感器，使用時(shí)，二次側(cè)不能開路，霍爾電流傳感器可以開路?；魻栯娏鱾鞲衅鬏敵鲭妷号c流過一次側(cè)電流大小成正比,一次側(cè)電流方向改變輸出極性也改變，所以可以測(cè)量交流電和直流電，對(duì)波形也沒有特別的要求;適用頻率范圍也較寬。一般應(yīng)用在電子電路,如變頻器上。交流互感器只能夠測(cè)量交流,而且頻率必須是額定頻率,如50Hz互感器測(cè)量60Hz誤差比較大,輸出信號(hào)不能夠直接進(jìn)電子檢測(cè)電路。
精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測(cè)量。而普通互感器一般精度為3%至5%且適合50Hz正弦波形。
線性度好：優(yōu)于0.1%
動(dòng)態(tài)性能好：響應(yīng)時(shí)間小于1μs跟蹤速度di/dt高于50A/μs ，霍爾傳感器模塊這種優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能為提高現(xiàn)代控制系統(tǒng)的性能提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)。與此相比普通的互感器響應(yīng)時(shí)間為10-12ms，它已不能適應(yīng)工作控制系統(tǒng)發(fā)展的需要。
工作頻帶寬：在0-100kHz頻率范圍內(nèi)精度為1%。在0-5kHz頻率范圍內(nèi)精度為0.5%。測(cè)量范圍大：霍爾傳感器模塊為系統(tǒng)產(chǎn)品，電流測(cè)量可達(dá)50KA，電壓測(cè)量可達(dá)6400V。
過載能力強(qiáng)：當(dāng)原邊電流超負(fù)荷，模塊達(dá)到飽和，可自動(dòng)保護(hù)，即使過載電流是額定值的20倍時(shí)，模塊也不會(huì)損壞。
此外，霍爾傳感器還具有體積小、重量輕、靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。這使得霍爾傳感器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，市場(chǎng)空間逐步增大。

霍爾傳感器是一種能實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器，用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化。霍爾傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻栭_關(guān)器件具有無觸點(diǎn)、輸出波形清晰、無抖動(dòng)、位置重復(fù)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻栃?yīng)是半導(dǎo)體自由電荷受磁場(chǎng)洛侖磁力作用而產(chǎn)生，它是由美國(guó)物理學(xué)家霍爾(Edwin H. Hall)在1879年發(fā)現(xiàn)的。霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成。根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能的不同，霍爾傳感器可分為霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件，其中霍爾線性器件輸出的是模擬量，霍爾開關(guān)器輸出的是數(shù)字量，即脈沖信號(hào)。
1986年，Sugiyama等采用了GaAs/AlGaAs異質(zhì)結(jié)構(gòu)制作霍爾元件，其電流相關(guān)靈敏度達(dá)到1000V/A*T,但是靈敏度的穩(wěn)定性差。而采用了超晶格結(jié)構(gòu)的霍爾器件克服了這一缺陷。在之后的技術(shù)發(fā)展中，霍爾器件具有高靈敏度、低不等位電勢(shì)和很高的溫度穩(wěn)定性，有些霍爾器件還具有很高的信噪比。
由于霍爾元件具有在靜止?fàn)顟B(tài)下感受磁場(chǎng)的能力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形小體輕，頻帶寬(可從直流到微波)，動(dòng)態(tài)特性好、動(dòng)態(tài)范圍大，壽命長(zhǎng)和可進(jìn)行非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，故在檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和信息處理等方面得到日益廣泛應(yīng)用?；魻杺鞲衅髟谖磥戆l(fā)展中的趨勢(shì)將是高靈敏度、高精度和高穩(wěn)定度，它將在微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上更加飛速的發(fā)展。