霍尔传感器的应用场景及原理介绍

由于霍尔传感器具有在静态状态下感受磁场的独特能力，而且它具有结构简单、体积小、质量轻、频带宽（从直流到微波）、动态特性好和寿命长、无触点等许多优点，因此在测量技术、自动化技术和信息处理等方面有着广泛应用。

归纳起来，霍尔传感器有三个方面的用途：

1）当控制电流不变时，使传感器处于非均匀磁场中，则传感器的霍尔电动势正比于磁感应强度，利用这一关系可反映位置、角度或励磁电流的变化。

2）当控制电流与磁感应强度皆为变量时，传感器的输出与这两者乘积成正比。在这方面的应用有乘法器、功率计以及除法、倒数、开方等运算器。此外，也可用于混频、调制、解调等环节中，但由于霍尔元件变换频率低、温度影响较显著等缺点，在这方面的应用受到一定的限制，这有待于元件的材料、工艺等方面的改进或电路上的补偿措施。

3）若保持磁感应强度恒定不变，则利用霍尔电压与控制电流成正比的关系，可以组成回转器、隔离器和环行器等控制装置。

霍尔器件的材料选择以N型半导体材料为好，表6-3给出了常用材料的物理性能。

表6-3 霍尔器件常用材料的物理性能(www.xing528.com)

若磁感应强度B不垂直于霍尔元件，而是与其法线成某一角度θ时，实际上作用于霍尔元件上的有效磁感应强度是其法线方向（与薄片垂直的方向）的分量，即Bcosθ，这时的霍尔电动势为

E_H=K_HIBcosθ

霍尔电动势与输入电流I、磁感应强度B成正比，且当B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电动势。

霍尔电动势是关于I、B、θ三个变量的函数。利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。