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霍尔元件【霍尔元件】霍尔元件是套用霍尔效应的半导体 。一般用于电机中测定转子转速，如录像机的磁鼓，电脑中的散热风扇等；是一种基于霍尔效应的磁感测器,已发展成一个品种多样的磁感测器产品族，并已得到广泛的套用 。
基本介绍中文名：霍尔元件
外文名：Hall components
表达式：RH=1/nq（式中 RH——霍尔係数、UH=RHIB/d
提出者：霍尔
提出时间：1879年
套用学科：物理学
简介霍尔元件可用多种半导体材料製作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多层半导体异质结构量子阱材料等等.霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁感测器 。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用 。霍尔元件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀 。霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重複精度高（可达μm 级），採用了各种补偿和保护措施，霍尔器件的工作温度範围宽，可达－55℃～150℃ 。霍尔电位差 UH 的基本关係为UH=RHIB/d （18）RH=1/nq（金属） （19）式中 RH——霍尔係数：n——单位体积内载流子（自由电子和空穴）的个数q——电子电量；I——通过的电流；B——垂直于I的磁感应强度；
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霍尔元件d——导体的厚度 。对于半导体和铁磁金属，霍尔係数表达式与式（19）不同，此处从略 。由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，其优点是不与被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流感测 。利用这种方法可以构成霍尔功率感测器 。霍尔元件套用霍尔效应的半导体 。工作原理霍尔元件套用霍尔效应的半导体 。所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象 。金属的霍尔效应是1879年被美国物理学家霍尔发现的 。当电流通过金属箔片时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则金属箔片两侧面会出现横向电位差 。半导体中的霍尔效应比金属箔片中更为明显，而铁磁金属在居里温度以下将呈现极强的霍尔效应 。利用霍尔效应可以设计製成多种感测器 。霍尔电位差UH的基本关係为:UH=RHIB/d （1） RH=1/nq（金属） （2）式中 RH――霍尔係数；n――单位体积内载流子或自由电子的个数；q――电子电量；I――通过的电流；B――垂直于I的磁感应强度；d――导体的厚度 。对于半导体和铁磁金属，霍尔係数表达式和式（2）不同，此处从略 。由于通电导线周围存在磁场，其大小和导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小 。利用这一原理可以设计製成霍尔电流感测器 。其优点是不和被测电路发生电接触，不影响被测电路，不消耗被测电源的功率，特别适合于大电流感测 。若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差和电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定 。利用这种方法可以构成霍尔功率感测器 。如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号 。根据脉冲信号列可以感测出该运动物体的位移 。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度 。元件特性1、霍尔係数（又称霍尔常数）RH在磁场不太强时，霍尔电势差UH与激励电流I和磁感应强度B的乘积成正比，与霍尔片的厚度δ成反比，即UH =RH*I*B/δ，式中的RH称为霍尔係数，它表示霍尔效应的强弱 。另RH=μ*ρ即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积 。2、霍尔灵敏度KH（又称霍尔乘积灵敏度）霍尔灵敏度与霍尔係数成正比而与霍尔片的厚度δ成反比，即KH=RH/δ，它通常可以表征霍尔常数 。3、霍尔额定激励电流当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流 。4、霍尔最大允许激励电流以霍尔元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流 。5、霍尔输入电阻霍尔激励电极间的电阻值称为输入电阻 。6、霍尔输出电阻霍尔输出电极间的电阻值称为输出电阻 。7、霍尔元件的电阻温度係数在不施加磁场的条件下，环境温度每变化1℃时，电阻的相对变化率，用α表示，单位为%/℃ 。8、霍尔不等位电势（又称霍尔偏移零点）在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为不等位电势 。9、霍尔输出电压在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，在输出端空载测得的霍尔电势差称为霍尔输出电压 。10、霍尔电压输出比率霍尔不等位电势与霍尔输出电势的比率11、霍尔寄生直流电势在外加磁场为零、霍尔元件用交流激励时，霍尔电极输出除了交流不等位电势外，还有一直流电势，称寄生直流电势 。12、霍尔不等位电势在没有外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率 。13、霍尔电势温度係数在外加磁场和霍尔激励电流为I的情况下，环境温度每变化1℃时，不等位电势的相对变化率 。它同时也是霍尔係数的温度係数 。14、热阻Rth霍尔元件工作时功耗每增加1W，霍尔元件升高的温度值称为它的热阻，它反映了元件散热的难易程度，单位为： 摄氏度/w无刷电机霍尔感测器AH44E开关型霍尔集成元件，用于无刷电机的位置感测器 。引脚定义（有标记的一面朝向自己）：（左）电源正；（中）接地；（右）信号输出体积(mm)：4.1*3.0*1.5安装时注意减少应力与防静电元件分类按照霍尔元件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件 和 霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量 。按被检测的对象的性质可将它们的套用分为:直接套用和间接套用 。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设定的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制 。霍尔开关按照霍尔开关的感应方式可将它们分为：单极性霍尔开关、双极性霍尔开关、全极性霍尔开关 。单极性霍尔开关的感应方式：磁场的一个磁极靠近它，输出低电位电压（低电平）或关的信号，磁场磁极离开它输出高电位电压（高电平）或开的信号，但要注意的是，单极性霍尔开关它会指定某磁极感应才有效，一般是正面感应磁场S极，反面感应N极 。双极性霍尔开关的感应方式：因为磁场有两个磁极N、S（正磁或负磁），所以两个磁极分别控制双极性霍尔开关的开和关（高低电平），它一般具有锁定的作用，也就是说当磁极离开后，霍尔输出信号不发生改变，直到另一个磁极感应 。另外，双极性霍尔开关的初始状态是随机输出，有可能是高电平，也有可能是低电平 。全极性霍尔开关的感应方式：全极性霍尔开关的感应方式与单极性霍尔开关的感应方式相似，区别在于，单极性霍尔开关会指定磁极，而全极性霍尔开关不会指定磁极，任何磁极靠近输出低电平信号，离开输出高电平信号 。线性霍尔线性霍尔元件是一种模拟信号输出的磁感测器，输出电压随输入的磁力密度线性变化 。线性霍尔效应感测器 IC 的电压输出会精确跟蹤磁通密度的变化 。在静态（无磁场）时，从理论上讲，输出应等于在工作电压及工作温度範围内的电源电压的一半 。增加南极磁场将增加来自其静态电压的电压 。相反，增加北极磁场将增加来自其静态电压的电压 。这些部件可测量电流的角、接近性、运动及磁通量 。它们能够以磁力驱动的方式反映机械事件 。常用型号单极霍尔开关电路型号工作电压VDD（V）工作电流IDD（mA）工作点Bop(GS)释放点Brp(GS)工作温度TA(℃)封装形式典型套用HAL2024-203.518060-40-85TO-92S位置检测、转速检测HAL31344.5-241011020-40-150TO-92S舞檯灯光、车速仪表、空调电机等HAL3144E3.8-304250230-40-85TO-92S舞檯灯光、车速仪表、空调电机等HAL44E3.5-24580-16030-110-40-125SOT-23马达、无触点开关HAL1313.8-303.24540-40-125TO-92S霍尔接近开关感测器、转速探测HAL43A3.8-303.218050-40-150TO-92S速度和RPM感测器、转速计等HAL43F3.8-304.0200170-40-150TO-92S速度和RPM感测器、转速计等HAL583.5-242.5180137-40-150SOT-23马达、无触点开关HAL5433.5-245160110-40-150SOT-89B无触点开关、位置检测、转速计AH3144E4.5-241011020-40-85TO-92S舞檯灯光、车速仪表、空调电机等AH3144L4.5-241011020-40-150TO-92S舞檯灯光、车速仪表、空调电机等AH5434.5-241020030-40-150SOT-89无触点开关、位置检测、转速计A1101E3.8-247.530—17510—145-40—85TO-92无触点开关、位置检测、转速计A1104E3.8-247.5205—355150—300-40—85TO-92无触点开关EW-4504.5-18820050-20-115SOT-23单极开关套用EW-5504.5-18820050-20-115TO-92电机套用双极锁存型霍尔电路型号工作电压VDD（V）工作电流IDD（mA）工作点Bop(GS)释放点Brp(GS)工作温度TA(℃)封装形式典型套用HAL41F3.8-304120120-40-150TO-92S直流无刷电机、转速检测EW-5124.5-18860-60-30-115TO-92水流量计、热水器、无刷电机EW-7322.2-18860-60-30-115TO-92水流量计、热水器、无刷电机U183.5-24595-95-40-125TO-92水流量计、汽车里程表、无刷电机SS40AF4.5-2410110-45-40-150TO-92直流无刷电机、转速检测HAL7322.5-242.518-18-40-150SOT-23高灵敏无触点开关、无刷电机HAL18812.4-242.530-30-40-150SOT-23高灵敏无触点开关、无刷电机HAL5133.5-30470-70-40-150SOT-89高灵敏无触点开关、无刷电机AH5124.5-241060-60-40-125TO-92高灵敏无触点开关、无刷电机微功耗全极性霍尔开关电路型号工作电压VDD（V）工作电流IDD（MA）工作点Bop(GS)释放点Brp(GS)工作温度TA(℃)封装形式典型套用A32122.5-3.511-5510-1-40—85SOT-23TO-92低功耗数码产品 如：手机YS49132.4- 5.5-1-4.55042-45—150SOT-23TO-92行动电话笔记本电脑便携电子设备等YS92482.5-5.565520-40—85SOT-23TO-92行动电话笔记本电脑便携电子设备等HAL13S2.4-5.50.0095525-40-85SOT-23低功耗数码产品 如：手机HAL1482.4-5.50.0054532-40-125TO-92S低功耗数码产品 如：电筒HAL148L1.8-3.50.0054532-40-125SOT-23玩具线性霍尔型号工作电压VDD（V）磁场範围GS输出电压VOT（V）灵敏度S mv/G工作温度TA(℃)封装形式典型套用HW302B0.5-2+/-500小122大2043.2-5.9 at 1V-40-110DIP-4电流感测器HW302C10+/-750小55大751.3 at 6V-40-125DIP-4电流感测器、磁场检测HAL95A4.5-10.5+/-6700.5-4.53.125-40-150TO-92S角度探测 如：汽车油门HAL49E3.0-6.5+/-1000.8-4.251.4-40-100TO-92S角度测量 如：电动车转把