霍尔元件

　　霍尔元件可用多种半导体材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等.
　　霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
　　霍尔元件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
　　霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm 级）。采用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达－55℃～150℃。
　　霍尔电位差 UH 的基本关系为[1]
　　UH=RHIB/d （18）
　　RH=1/nq（金属） （19）
　　式中 RH——霍尔系数：
　　n——单位体积内载流子（自由电子和空穴）的个数
　　q——电子电量；
　　I——通过的电流；
　　霍尔元件
　　霍尔元件
　　B——垂直于I的磁感应强度；
　　d——导体的厚度。
　　对于半导体和铁磁金属，霍尔系数表达式与式（19）不同，此处从略。
　　由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。
　　利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。
　　霍尔元件应用霍尔效应的半导体。

　　霍尔元件应用霍尔效应的半导体。
　　所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应。
　　利用霍尔效应可以设计制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为:
　　UH=RHIB/d （1） RH=1/nq（金属） （2）
　　式中 RH――霍尔系数；n――单位体积内载流子或自由电子的个数；q――电子电量；I――通过的电流；B――垂直于I的磁感应强度；d――导体的厚度。
　　对于半导体和铁磁金属，霍尔系数表达式和式（2）不同，此处从略。
　　由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不和被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流传感。
　　若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。
　　利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。
　　如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。

　　按照霍尔元件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件 。前者输出模拟量，后者输出数字量。
　　按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。
　　霍尔开关
　　按照霍尔开关的感应方式可将它们分为：单极性霍尔开关、双极性霍尔开关、全极性霍尔开关。
　　单极性霍尔开关的感应方式：磁场的一个磁极靠近它，输出低电位电压（低电平）或关的信号，磁场磁极离开它输出高电位电压（高电平）或开的信号，但要注意的是，单极性霍尔开关它会指定某磁极感应才有效，一般是正面感应磁场S极，反面感应N极。
　　双极性霍尔开关的感应方式：因为磁场有两个磁极N、S（正磁或负磁），所以两个磁极分别控制双极性霍尔开关的开和关（高低电平），它一般具有锁定的作用，也就是说当磁极离开后，霍尔输出信号不发生改变，直到另一个磁极感应。另外，双极性霍尔开关的初始状态是随机输出，有可能是高电平，也有可能是低电平。
　　全极性霍尔开关的感应方式：全极性霍尔开关的感应方式与单极性霍尔开关的感应方式相似，区别在于，单极性霍尔开关会指定磁极，而全极性霍尔开关不会指定磁极，任何磁极靠近输出低电平信号，离开输出高电平信号。
　　线性霍尔
　　线性霍尔元件是一种模拟信号输出的磁传感器，输出电压随输入的磁力密度线性变化。
　　线性霍尔效应传感器 IC 的电压输出会精确跟踪磁通密度的变化。在静态（无磁场）时，从理论上讲，输出应等于在工作电压及工作温度范围内的电源电压的一半。增加南极磁场将增加来自其静态电压的电压。相反，增加北极磁场将增加来自其静态电压的电压。这些部件可测量电流的角、接近性、运动及磁通量。它们能够以磁力驱动的方式反映机械事件。

　　1、霍尔系数（又称霍尔常数）RH
　　在磁场不太强时，霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比，与霍尔片的厚度δ成反比，即UH =RH*I*B/δ，式中的RH称为霍尔系数，它表示霍尔效应的强弱。 另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。
　　2、霍尔灵敏度KH（又称霍尔乘积灵敏度）
　　霍尔灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片的厚度δ成反比，即KH=RH/δ，它通常可以表征霍尔常数。
　　3、霍尔额定激励电流
　　当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。
　　4、霍尔允许激励电流
　　以霍尔元件允许温升为限制所对应的激励电流称为允许激励电流。
　　5、霍尔输入电阻
　　霍尔激励电极间的电阻值称为输入电阻。
　　6、霍尔输出电阻
　　霍尔输出电极间的电阻值称为输出电阻。
　　7、霍尔元件的电阻温度系数
　　在不施加磁场的条件下，环境温度每变化1℃时，电阻的相对变化率，用α表示，单位为%/℃。
　　8、霍尔不等位电势（又称霍尔偏移零点）
　　在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为不等位电势。
　　9、霍尔输出电压
　　在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为霍尔输出电压。
　　10、霍尔电压输出比率
　　霍尔不等位电势与霍尔输出电势的比率
　　11、霍尔寄生直流电势
　　在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称寄生直流电势。
　　12、霍尔不等位电势
　　在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。
　　13、霍尔电势温度系数
　　在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率。它同时也是霍尔系数的温度系数。
　　14、热阻Rth
　　霍尔元件工作时功耗每增加1W，霍尔元件升高的温度值称为它的热阻，它反映了元件散热的难易程度，
　　单位为： 摄氏度/w
　　无刷电机霍尔传感器AH44E
　　开关型霍尔集成元件，用于无刷电机的位置传感器。
　　引脚定义（有标记的一面朝向自己）：（左）电源正；（中）接地；（右）信号输出
　　体积(mm)：4.1*3.0*1.5
　　安装时注意减少应力与防静电