霍尔效应传感器是一种用于测量磁场强度的装置。该传感器使用导电带,利用霍尔效应将磁场转换为导电带相对面上的成比例的电势差。大家了解霍尔效应吗?知道霍尔效应有哪些应用吗?本文大大家一探究竟。
什么是霍尔效应?
霍尔效应是指在施加垂直于电流方向的磁场时,导体中的电荷载流子将会受到一个横向力,从而产生电压差的现象。这个效应被称为霍尔效应,以纪念美国物理学家埃德温·霍尔。
当电流通过一个导体时,导体中的自由电子或空穴受到磁场力的作用。根据洛伦兹力的原理,这些带电粒子在磁场的作用下将偏转,给导体两侧形成了正负电势差,即霍尔电压。霍尔电压的大小与磁感应强度、电流、导体材料的特性等因素有关。
霍尔效应存在于导电材料和半导体中,其数量取决于载流子的密度和迁移率。导体中霍尔效应电动势的大小非常小,因此很难测量。然而,它的价值在半导体中相当足够,并且可以通过灵敏的动圈仪器轻松测量。
霍尔效应传感器有哪些应用?
磁场强度的测量
霍尔效应传感器可用作磁电传感器。这意味着该传感器可用于测量磁场,为了测量磁场强度,垂直于磁场插入半导体板。传感器提供与磁通密度B成比例的输出电压。
这种传感器测量磁场的优点是需要较小的空间,但主要缺点是这种类型的传感器对温度变化非常敏感。此外,不同的材料产生不同的霍尔效应电动势,因此如果使用不同的材料,则需要对各个传感器进行校准。
位移测量
霍尔效应元件用于测量结构元件的位置或位移,即在几何磁结构的变化导致磁场强度变化的情况下,它充当间接作用的位置位移或接近传感器。如图显示了具有永磁体的铁磁结构,霍尔效应传感器放置在与永磁体相邻的间隙中。
电流测量
霍尔效应传感器是一种无需实际中断电路即可测量电路中流动电流的好方法。在此应用中,待测量电流的电路与计量仪表之间不需要实际连接。我们所需要的只是用铁磁管包围电路元件,并在铁磁管的槽中插入霍尔效应元件。这种铁磁管被称为磁集中器,因为它的目的是集中载流电路元件产生的磁场。如图描述了霍尔效应传感器的典型电流测量应用。
导体承载电流(可以是交流电,也可以是直流电)。该电流在其周围产生磁场,该磁场的值与电流成正比,当霍尔效应元件保持垂直于铁磁集中器槽中的磁场时,会产生霍尔效应电动势,电动势的大小与导体中流动的电流成正比(因为载流电路元件产生的磁场B与流过它的电流值成正比)。因此,霍尔效应传感器上测得的电动势给出了流经电路的电流大小。
这些只是霍尔效应在实际应用中的一些例子,它还在电动车辆、磁存储、电子游戏手柄、磁力计等领域得到广泛使用。霍尔效应的优点包括高灵敏度、快速响应、低功耗和良好的线性特性。
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