传感器笔记6-磁电

看看考啥

[[传感器考前划重点#第六章磁电]]

磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度或磁量的变化变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源。只适合进行动态测量。

变磁的平移式和变气隙比较区分，一个是能量控制一个是能量转换

感应电势 $e=Blv$ ，灵敏度 $S=\frac{e}{v}=Bl$

在半导体薄片中通以电流 I ,在与薄片垂直方向加磁场 B，则在半导体薄片的另外两端，产生一个大小与控制电流 I 和 B 乘积成正比的电动势，这种现象称为霍尔效应。该电势称为霍尔电势，该薄片称为霍尔元件。

洛伦兹力 $F_L=-evB$
霍尔电场的电场力 $F_E=-eE_H=-E\frac{U_H}{w}$
令 $F_L=F_E$ ，达到平衡， $U_H=wvB$
又因为 $I=-nevwd$ ，代入得

$U_H=-\frac{IB}{ned}$

式中：n为单位体积内自由电子数（载流子浓度）。

令霍尔常数 $R_H=-\frac{1}{ne}$ ，则 $U_H=R_H\frac{IB}{d}$
霍尔常数由半导体材料性质决定。

令 $K_H=\frac{R_H}{d}$ ，则 $U_H=K_HIB$
$K_H$ 称为霍尔片的灵敏度，就是在单位磁感应强度和单位控制电流作用时，所能输出的霍尔电势的大小。
霍尔元件的厚度越小，其灵敏度越高。

$R_H=\rho\mu$

金属材料电子μ很高但ρ很小；
绝缘材料ρ很高但μ很小;
故为获得较强霍尔效应，半导体材料为最佳霍尔传感器的材料。

为了获得较大的霍尔输出电势，可以采用几片叠加的连接方式。
霍尔器件是一种四端器件，本身不带放大器。
霍尔电势一般在毫伏量级，在实际使用时必须加差分放大器。
霍尔元件大体分为线性测量和开关状态两种使用方式。