霍爾傳感器是一個(gè)汽車上經(jīng)常會(huì)使用到的電子元器件,那么霍爾傳感器到底是什么樣的工作原理,分為哪些類型,有什么樣的具體使用案例?
霍爾傳感器的工作原理
作為一種流行的磁傳感器技術(shù),霍爾傳感器的原理是在向?qū)w施加垂直磁場(chǎng)時(shí),在載流導(dǎo)體(通常稱為霍爾元件)中會(huì)產(chǎn)生差分電壓。電壓是由施加的磁場(chǎng)引起的洛倫茲力的結(jié)果,其導(dǎo)致電流電子集中在導(dǎo)體的一端,并在兩端之間產(chǎn)生電勢(shì)差。
用一張圖來(lái)形容這個(gè)過(guò)程如下:
具體來(lái)說(shuō),霍爾效應(yīng)傳感器由一塊薄的矩形p型半導(dǎo)體材料組成,例如砷化鎵,銻化銦或砷化銦,它們通過(guò)自身連續(xù)的電流。當(dāng)器件放置在磁場(chǎng)中時(shí),磁通線在半導(dǎo)體材料上施加力,該力使電荷載流子,電子和空穴偏轉(zhuǎn)到半導(dǎo)體板的任一側(cè)。電荷載流子的這種運(yùn)動(dòng)是它們經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體材料所經(jīng)受的磁力的結(jié)果。當(dāng)這些電子和空穴移動(dòng)側(cè)邊時(shí),通過(guò)這些電荷載流子的積累在半導(dǎo)體材料的兩側(cè)之間產(chǎn)生差分電壓即電位差。
常見(jiàn)的類型有哪些?
從工作原理上來(lái)說(shuō)有兩種:開(kāi)關(guān)型和鎖鍵型。
開(kāi)關(guān)型:
當(dāng)靠近霍爾傳感器的磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度B>Bop的時(shí)候,霍爾傳感器的輸出電平變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài),當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸減弱,B
以這一款霍爾傳感器為例,S極的磁場(chǎng)強(qiáng)度是觸發(fā)傳感器輸出電平變低的,當(dāng)S極磁場(chǎng)強(qiáng)度低于Brp時(shí),傳感器的輸出電壓就會(huì)變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài),即使變成了N極,霍爾傳感器的輸出狀態(tài)依然是高電平狀態(tài),所以說(shuō)即使是反向磁極也不會(huì)改變霍爾傳感器的狀態(tài)。
開(kāi)關(guān)型可用于計(jì)算汽車或機(jī)器轉(zhuǎn)速、ABS系統(tǒng)中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、機(jī)車的自動(dòng)門開(kāi)關(guān)、無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)、汽車點(diǎn)火系統(tǒng)、門禁和防盜報(bào)警器、自動(dòng)販賣機(jī)、打印機(jī)等。
鎖鍵型:
大家再看這一個(gè)圖,和上一個(gè)做一下對(duì)比可以看出,在這里引起霍爾輸出電壓變化的兩個(gè)條件分布在了0軸的兩側(cè),而且成對(duì)稱狀,Bop=|Brp|。
所以,對(duì)于這一種類型的霍爾傳感器,當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度B>Bop時(shí),會(huì)使霍爾輸出狀態(tài)變?yōu)榈碗娖?,要想使霍?a target="_blank">信號(hào)輸出狀態(tài)變?yōu)楦唠娖?,必須施加反向的磁?chǎng),且磁場(chǎng)的強(qiáng)度B的數(shù)值應(yīng)該大于Brp,否則就會(huì)保持在原來(lái)的輸出狀態(tài)。
所以,其參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下:
也許你會(huì)詫異這個(gè)和上邊一個(gè)不是一樣的嗎?仔細(xì)看,不一樣,差別在N極的標(biāo)注,第一個(gè)的N是由上標(biāo)的,第二個(gè)沒(méi)有,因?yàn)榈诙€(gè)的N極是必須的,不然就不會(huì)有霍爾輸出信號(hào)的變化。
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