霍尔效应传感器

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

1、霍尔效应传感器

工作原理

霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。若使霍尔集成电路起传感作用，需要用机械的方法来改变磁场强度。下图所示的方法是用一个转动的叶轮作为控制磁通量的开关，当叶轮叶片处于磁铁和霍尔集成电路之间的气隙中时，磁场偏离集成片，霍尔电压消失。这样，霍尔集成电路的输出电压的变化，就能表示出叶轮驱动轴的某一位置，利用这一工作原理，可将霍尔集成电路片用作用点火正时传感器。霍尔效应传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况。

霍尔效应传感器也称霍尔传感器，是一个换能器，将变化的磁场转化为输出电压的变化。

其最简单的形式是，传感器作为一个模拟换能器，直接返回一个电压。

在已知磁场下，其距霍尔盘的距离是可以被设定的。使用多组传感器，磁铁的相关位置可被推断出。

通过导体的电流会产生一个随电流变化的磁场，并且霍尔效应传感器可以在不干扰电流情况下而测量电流。典型的为，将其和绕组磁芯或在被测导体旁的永磁体合成一体。

通常，霍尔效应传感器和电路相连，从而允许设备以数位（开/关）模式操作，在这种情况下可以被称为开关。工业中常见的设备，例如气缸，也被用于日常设备中；如一些打印机使用他们来监测缺纸和敞盖的情况。当键盘被要求高可靠性时，也被应用于键盘中。

霍尔效应传感器通常被用于计量仪器上。

2、霍尔探头

霍尔探头使用铟的化合物晶体，如娣化铟。晶体大小为5平方毫米左右，置于铝基上，通过封装成为探头。晶体平面垂直于探头底侧，底侧由非铁磁材料制成，以避免自身影响磁场。引线自晶体出发，穿过底侧，进入到电路模块。

把探头置于磁场中，当电流流经晶体时，载流子受洛伦兹力作用出现偏转导致载流子在晶体上的分布不均匀，晶体两端的铝基上因此可以探测到霍尔电压。

霍尔探头可以测量微弱的地球磁场。霍尔探测器首先需要根据已知磁场强度进行调校。然后，探头需要以适当方向放置以使地磁场磁流线直接穿过它。然后再以反方向放置，所读出的流密度是地球磁流密度的两倍。