霍尔元件的工作原理及选购注意事项

发布时间:2022-02-15 浏览数:530

一、霍尔元件的工作原理: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 (18)
  RH=1/nq(金属) (19)
  式中 RH——霍尔系数:
  n——载流子浓度或自由电子浓度;
  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,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。
    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与电场强度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。
    用作直流无刷电机位置传感器的霍尔传感器芯片分为开关型霍尔元件和锁定型霍尔元件两种。对于电机行业,这两种霍尔传感器芯片都可以用来精确测量转子磁钢的位置。用这两种霍尔传感器芯片制作的直流无刷电机的性能,包括电机的输出功率、效率和转矩等没有任何差别,并可以兼容相同的电机控制器。
    霍尔传感器在电机总造价比例不高,但它的作用却很关键,所以电机生产厂家在选择霍尔磁控开关时一定要小心。霍尔传感器选择主要把握以下几个方面:
第一:霍尔传感器芯片的高温特性
第二:不同的电机型号和不同的电机设计结构,需要采用不同的电机霍尔传感器芯片,主要是霍尔传感器的磁场灵敏度或者称磁场的开起点要与电机型号和结构相匹配。不同的电机型号和不同的电机设计结构转子磁场有不同的磁场分布和磁场分布涨落,所以霍尔传感器的磁灵敏度不宜太高或者太低
第三:霍尔传感器芯片的抗静电能力。
第四:霍尔传感器芯片的抗浪涌电压或抗浪涌电流能力。
第五:正确焊接,合适的焊接温度,时间不能过长。