霍爾傳感器原理
當(dāng)有電流 I 流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢 eh ，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動勢稱為霍爾電勢，上述半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。
半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的磁場中，磁場方向垂直于薄片，如圖所示。當(dāng)有電流 I 流過薄片時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢 eh ，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動勢稱為霍爾電勢，上述半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。
原理簡述如下：激勵電流 I 從 a 、 b 端流入，磁場 B 由正上方作用于薄片，這時電子 e 的運動方向與電流方向相反，將受到洛侖茲力 FL 的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，該側(cè)形成電子的堆積，從而在薄片的 c 、 d 方向產(chǎn)生電場 E 。電子積累得越多， FE 也越大，在半導(dǎo)體薄片 c 、 d 方向的端面之間建立的電動勢 EH 就是霍爾電勢。

霍爾傳感器，直流和交流電流都可以測量，普通電流互感器只能測量交流電流，普通電流互感器，使用時，二次側(cè)不能開路，霍爾電流傳感器可以開路。霍爾電流傳感器輸出電壓與流過一次側(cè)電流大小成正比,一次側(cè)電流方向改變輸出極性也改變，所以可以測量交流電和直流電，對波形也沒有特別的要求;適用頻率范圍也較寬。一般應(yīng)用在電子電路,如變頻器上。交流互感器只能夠測量交流,而且頻率必須是額定頻率,如50Hz互感器測量60Hz誤差比較大,輸出信號不能夠直接進(jìn)電子檢測電路。
精度高：在工作溫度區(qū)內(nèi)精度優(yōu)于1%，該精度適合于任何波形的測量。而普通互感器一般精度為3%至5%且適合50Hz正弦波形。
線性度好：優(yōu)于0.1%
動態(tài)性能好：響應(yīng)時間小于1μs跟蹤速度di/dt高于50A/μs ，霍爾傳感器模塊這種優(yōu)異的動態(tài)性能為提高現(xiàn)代控制系統(tǒng)的性能提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)。與此相比普通的互感器響應(yīng)時間為10-12ms，它已不能適應(yīng)工作控制系統(tǒng)發(fā)展的需要。
工作頻帶寬：在0-100kHz頻率范圍內(nèi)精度為1%。在0-5kHz頻率范圍內(nèi)精度為0.5%。測量范圍大：霍爾傳感器模塊為系統(tǒng)產(chǎn)品，電流測量可達(dá)50KA，電壓測量可達(dá)6400V。
過載能力強(qiáng)：當(dāng)原邊電流超負(fù)荷，模塊達(dá)到飽和，可自動保護(hù)，即使過載電流是額定值的20倍時，模塊也不會損壞。
此外，霍爾傳感器還具有體積小、重量輕、靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點。這使得霍爾傳感器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越多，市場空間逐步增大。

霍爾傳感器是一種能實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的傳感器，用它們可以檢測磁場及其變化。霍爾傳感器具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動，不怕灰塵、油污及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻栭_關(guān)器件具有無觸點、輸出波形清晰、無抖動、位置重復(fù)精度高等優(yōu)點。
霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻栃?yīng)是半導(dǎo)體自由電荷受磁場洛侖磁力作用而產(chǎn)生，它是由美國物理學(xué)家霍爾(Edwin H. Hall)在1879年發(fā)現(xiàn)的。霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成。根據(jù)實現(xiàn)功能的不同，霍爾傳感器可分為霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件，其中霍爾線性器件輸出的是模擬量，霍爾開關(guān)器輸出的是數(shù)字量，即脈沖信號。
1986年，Sugiyama等采用了GaAs/AlGaAs異質(zhì)結(jié)構(gòu)制作霍爾元件，其電流相關(guān)靈敏度達(dá)到1000V/A*T,但是靈敏度的穩(wěn)定性差。而采用了超晶格結(jié)構(gòu)的霍爾器件克服了這一缺陷。在之后的技術(shù)發(fā)展中，霍爾器件具有高靈敏度、低不等位電勢和很高的溫度穩(wěn)定性，有些霍爾器件還具有很高的信噪比。
由于霍爾元件具有在靜止?fàn)顟B(tài)下感受磁場的能力，且結(jié)構(gòu)簡單，形小體輕，頻帶寬(可從直流到微波)，動態(tài)特性好、動態(tài)范圍大，壽命長和可進(jìn)行非接觸測量等優(yōu)點，故在檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)和信息處理等方面得到日益廣泛應(yīng)用?；魻杺鞲衅髟谖磥戆l(fā)展中的趨勢將是高靈敏度、高精度和高穩(wěn)定度，它將在微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上更加飛速的發(fā)展。