霍尔效应传感器在应用中的基本原理是怎样的？

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔效应是磁电效应的一种，由霍尔效应 的原理可得霍尔电势的大小取决于：RH为霍尔常数，它与半导体材质有关;I为霍尔元件的偏置电流;B为磁场强度;d为半导体材料的厚度。对于一个给定的霍尔器件，当偏置电流 I 固定时，UH将完全取决于被测的磁场强度B。

霍尔器件具有许多优点，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。

1、霍尔电流由于具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点，因而被广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、变电站、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测大电流、电压的各个领域中。在电力电子产品中，对大电流进行精确的检测和控制也是产品安全可靠运行的根本保证。

2、霍尔传感器的性能特点

霍尔电流传感器具有优越的电性能，是一种先进的、能隔离主电路回路和电子控制电路的电检测元件。它综合了互感器和分流器的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足(互感器只适用于50Hz工频测量;分流器无法进行隔离测量)。 利用同一只霍尔电流传感器既可以检测交流也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。霍尔电流传感器具如下特点：可测量任意波形的电流。霍尔电流传感器可以测量任意波形的电流参量，如直流、交流和脉冲波形等。也可以对瞬态峰值参数进行测量，其副边电路可以忠实地反映原边电流的波形。 这一点普通互感器无法与其相比，因为普通的互感器一般只适用于50Hz的正弦波;精度高。一般的霍尔电流传感器在工作区域内的精度优于1%，该精度适合于任何波形的测量，而普通互感器精度一般为3%～5%，且只适合于50Hz的正弦波形;线性度优于0.5%;动态性能好。一般霍尔传感器动态响应时间小于7μs，跟踪速度di/dt高于50A/μs;

霍尔电流传感器以其优异的动态性能为提高现代控制系统的性能提供了关键的基础(无感元件)。一般普通互感器的动态响应时间为10～20μs，这显然已不适应工业控制系统发展的需要(感性元件)。工作频带宽。可在0～20kHz频率范围内很好地工作;过载能力强，测量范围大(0～±10000A)可靠性高，平均无故障工作大于5×10000小时;尺寸小，重量轻，易于安装且不会给系统带来任何损失。

霍尔器件的应用与我们的日常生活也息息相关，霍尔电压传感器相对电磁式电压互感器而言，具有体积小、重量轻、宽频带、交直流两用等特点，在工业测控领域得到了广泛应用。为帮助大家深入了解，本文将对霍尔电压传感器的相关知识予以汇总。如果您对本文即将要涉及的内容感兴趣的话，那就继续往下阅读吧。

霍尔传感器的工作原理是：磁场中有一个霍尔半导体片，恒定电流I从A到B通过该片。在洛仑兹力的作用下，I的电子流在通过霍尔半导体时向一侧偏移，使该片在CD方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压。

什么是霍尔传感器?

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。

霍尔传感器常见的类型?

1、霍尔压力传感器：敏感元件弹簧片一端固定，另一端安装着霍尔元件。当输入压力增加时，弹簧伸长，使处于恒定梯度磁场中的霍尔元件产生相应的位移，从霍尔元件输出的电压的大小即可反映出压力的大小。

2、霍尔电流传感器：在磁芯上开一气隙，内置一个线性霍尔元件，器件通电后，便可由它输出的霍尔电压得出导线中流通电流的大小。

霍尔传感器应用领域有?

1、测量领域：可用于测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等;

2、通讯领域：可用于放大器、振荡器、相敏检波、混频、分频、以及微波功率测量等;

3、自动化技术领域：可用于无刷直流电机、速度传感、位置传感、自动记数、接近开关等。

霍尔效应开关和仪器级传感器在工业应用中正变得越来越普及，如今产品和制造工艺设计师可以选用高度集成的各种霍尔效应器件。虽然在需要哪些规范以及磁场测量方面总的来说仍有许多困惑，但这些器件已被证明应用起来相当简便。

在使用数量上只有温度传感器略胜一筹，但霍尔效应传感器亦已被用于国内和商业应用中种类广泛的设备，包括DVD、CD、内存驱动器、自动玩具、手机、汽车罗盘以及汽车点火系统。你还可以在线性、工业旋转设备、位置检测器以及军事/航空设备中见到它们的身影。

制造和测试工程师使用各种类型的分立霍尔效应传感器与仪器提供产品信息并监视制造工艺步骤。虽然在测量功能上与其它类型的传感与仪器可能有些重叠，但对于某些类型的测量来说霍尔效应传感器明显是最佳选择，甚至有些情况下没有其它类型的测试设备能够提供所需的数据，其中就包括对直流电流值、旋转位置、间隙、表面或泄漏磁场值的测量。霍尔效应传感器历史部分提供了有关这些传感器的一些背景知识。

霍尔效应传感器的工作原理

当以一定角度穿过一片材料的磁场影响到在此材料中流动的电流时就会产生霍尔电压。霍尔片通常是一片矩形的半导体材料，作为有源元件或“有源区域”产生霍尔电压(图1)。霍尔片有给定的长度l、宽度w和厚度t。

测量霍尔电压

对于与霍尔片正交的磁通量矢量来说，最大霍尔电压VH就是霍尔片磁场灵敏度γB 与磁场通量密度B的乘积，即：

VH = γBB

这是在霍尔片上可以测得的最大霍尔电压。当霍尔片表面与磁通量矢量不是正交而是呈一个角度θ时，霍尔电压VH等于：

VH = γBB × sinθ

电流I流经长度为l的霍尔片。电流是在触点Ic(+)和Ic(-)之间流动的。磁场处于z方向，也就是说正交于霍尔片平面。由磁场施加的力被称为洛伦兹力，它迫使电荷载体(空穴或电子)沿着图示线条曲线向霍尔片边缘移动。这个力是载流子速度和磁场强度的一个系数。最终在宽度为w的材料的触点VH(+)和VH(-)之间测到的霍尔电压正比于磁场的通量密度。

仪器配置

霍尔效应传感器的支持设备包括用于提供电流Ic的电流源和用于测试触点VH(+)和VH(-)之间霍尔电压的电压表。有些方案还采用负载电阻RL用于电压测量，如图2所示。许多类型的霍尔效应仪器提供这种支持电路的某个部分作为测量系统的有机组成部分。来自触点VH(+)和VH(-)的电压引线可以直接连接到高阻电压表进行读数，或连接到其它电路进行放大、调整和处理。(使用交流源和锁相放大器的更复杂系统也可以用，但不在本文讨论范围内)