在各種傳感技術中,常用和廣泛的檢測磁場的方法是霍爾效應法?;诨魻栃?,在各種應用中發(fā)現(xiàn)了許多霍爾效應傳感器或換能器,它們常用于感測接近度、速度、電流和位置。
這是因為可以在集成電路上構建霍爾傳感器NJK-5002C,并在同一硅芯片上使用輔助信號處理電路。由于體積小、堅固耐用、易于使用和成本集成等優(yōu)點,霍爾傳感器是許多磁測量應用的選擇。
使用這些霍爾傳感器NJK-5002C的一些應用領域包括在工業(yè)控制中用作編碼器、速度傳感器和行程終點傳感器;在計算機中用作磁盤驅(qū)動器索引傳感器和無刷風扇的換向;在汽車中用作防抱死制動系統(tǒng)(ABS)和點火正時,在消費設備中用作運動器材等。
霍爾效應是指放置在磁場中的載流導體的相對邊緣產(chǎn)生電壓。當電流通過放置在磁場中的導體時,導體上會在垂直于磁場和電流的方向上產(chǎn)生電位差,其大小與電流和磁場成正比,這種現(xiàn)象被稱為霍爾效應,它是許多磁場測量儀器和設備的基礎。
這里考慮一個簡單的設置來說明如下所示的霍爾效應。導電材料或極板由電池供電,電流(I)流過它。電壓表的一對探頭連接到板的側面,使得在沒有磁場的情況下測量的電壓為零。
當向極板上施加磁場使其與電流成直角時,導體中的電流分布會出現(xiàn)一個小電壓。該力作用在電流上并將電流聚集到導線或?qū)w的一側,從而在導體上產(chǎn)生電位差。如果磁場的極性反轉(zhuǎn),則感應電壓也會反轉(zhuǎn)穿過極板。這種現(xiàn)象就是霍爾效應。
霍爾效應是基于外部磁場和移動電荷載流子之間的相互作用,通過磁場作用在移動電子上的側向力為:F=qvB。
其中B是磁通量密度,v是電子的速度,q是電子電荷。正式由于其中磁場使電荷的運動偏轉(zhuǎn)。將扁平導電條放置在磁場中,并將導電條的左右兩側的附加觸點連接到電壓表。
導電條的下端和上端連接到電源,由于磁通量的存在,移動的電子在偏轉(zhuǎn)力的作用下向帶的右側移動。這導致右側比左側更負,因此存在電位差。
該電壓稱為霍爾電壓,其大小和方向取決于電流和磁場的大小和方向。霍爾電壓為計算公式為:
VH=HIBsinα
其中H是整體靈敏度系數(shù),它取決于板材料、溫度及其幾何形狀,α是磁場矢量和霍爾板之間的角度,I是電流密度。另外,整體靈敏度取決于霍爾系數(shù),霍爾系數(shù)是每單位電流密度每單位磁場強度的橫向電勢梯度。因此,霍爾系數(shù)給出為:
H=1/Ncq
其中c是光速,N是每單位體積的電子數(shù)。