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霍尔组件外观构造 - 霍尔元件详解_电子元器件基础

2012年03月09日 15:37 电子发烧友网 作者:灰色天空 用户评论(0

外观构造
如图2-19 所示,具有与树脂封闭型晶体管、集成电路等相同的构造,即多半呈现在大小5mm 见方、厚3mm 以下的角形或长方形板状组件上附设四根导线的构造。导线系由金属薄片所形成,各个金属薄片上均附有半导体结晶片(通常为硅芯片),而在结晶体中利用集成电路技术形成有霍尔组件及信号处理电路。为防止整个组件性能的劣化,通常利用树脂加以封闭,另外为了使磁场的施加容易起见,其厚度也尽量减薄。

图8 霍尔集成电路的构造

作用原理
磁场强度可利用形成在结晶片的一部份的霍尔组件变换成电气信号(参照前述霍尔组件的作用原理)。结晶通常使用半导体硅,霍尔组件的磁场灵敏度为10~20mV/K.Oe。此信号经形成在同一结晶中的信号处理电路放大后,作为适合所定目的的信号电压被取出。通常四根导线中的两根连接于一方接地的电源,而从剩下的两根的一根取出正极性的信号电压,并从另一根取出负极性的信号电压。霍尔组件的输入电阻通常需符合信号处理电路的电源,以便可利用定电压使用霍尔组件。此时组件的输出电压不管在N 型或P 型均无大差异。又因输出电压与电子或正孔的移动度成正比,故温度特性也应该尽量保持一定,这是与单体霍尔组件不同的地方。
种类:
依输出信号的性质加以分类时如表1所示。如图9所示,线性型(Linear type)霍尔集成电路可以获得与磁场强度成正比的输出电压。磁场灵敏度虽然可利用电路的放大度加以调节,但在高灵敏度时,比例范围会变窄(虽电源5V 使灵敏度达到10mV/Oe,但比例范围在500Oe以下)。

表1 依输出电压分类时的种类

                 (a)线性型                 (b)开关型

                  图9 霍尔集成电路的输出特性

开关型霍尔集成电路可在一定范围的磁场中获得ON-OFF的电压,此开关型对磁场的磁滞(Hysteresis)现象,乃是为使开关动作更为霍尔集成电路线性型确实起见而故意如此设计的。
依照制造方法加以分类时如表2 所示,但任何一种制造方法虽然均可获得同样的特性,在现阶段中,双极性型霍尔集成电路已开始进入商品化的阶段。

表2依制造方法分类时的种类

 

用途
霍尔集成电路通常使用于前述磁电变换组件的项所述的(A-1)、(A-2)范围的用途,在这些用途的中,特别像开关那样,以磁气为媒介将位置的变化、速度、回转等的物理量变换为电气量时,使用起来非常简单。使用霍尔集成电路的开关系如图2-21 所示,这种开关具有:(1)无震动(Chattering),(2)不生杂音,(3)使用寿命长,可靠度高,(4)响应速度快等特征,已经实际被使用作为高级的键盘用开关。

                   图10 使用霍尔集成电路的开关

图11是A44E集成霍耳开关,A44E集成霍耳开关由稳压器A、霍耳电势发生器(即硅霍耳片)(mT)、差分放大器C、施密特触发器D和OC门输出E 五个基本部分组成,如图12(a)所示。(1)、(2)、(3)代表集成霍耳开关的三个引出端点。在输入端输入电压VCC,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端,根据霍耳效应原理,当霍耳片处在磁场中时,在垂直于磁场的方向通以电流,则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差H V 输出,该H V信号经放大器放大后送至施密特触发器整形,使其成为方波输送到OC门输出。当施加的磁场达到工作点(即BOP)时,触发器输出高电压(相对于地电位),使三极管导通,此时OC门输出端输出低电压,通常称这种状态为开。当施加的磁场达到释放点(即BrP)时,触发器输出低电压,三极管截止,使OC门输出高电压,这种状态为关。这样两次电压变换,使霍耳开关完成了一次开关动作。BOP与BrP  的差值一定,此差值BH = BOP - BrP称为磁滞,在此差值内,V 0保持不变,因而使开关输出稳定可靠,这也就是集电成霍耳开关传感器优良特性之一。

          图11 A44E集成开关型霍耳传感器原理图

 

    图12 A44E集成开关型霍耳传感器引脚图

                                      

                             霍尔元件外观图片

                                              霍尔转速传感器应用电路 

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( 发表人:灰色天空 )

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