图文）如何测量电机霍耳的好坏及电机霍耳检测器内部电路（多种）
<注:文章正在更新中,完成之后将没有这些文字>
在电动车维修的这个圈子里，很多人特别是新手，对如何测量电机霍耳的好坏还是觉得很懵懂，在下面我就以实测图文的方式教大家如何测量电机霍耳的好坏。
因为数字万用表比较直观的原故,大家使用数字万用表的较多,故我就用数字万用表测量的方法为例子.
(型号为DT9205)
测量霍耳的好坏有好几种方法:
首先:参数比较法(不带电测量)
请看下图:
图片上的文字：“首先用二极管测量档没量其输入是否短路，用红表笔接红（色正电源）线，黑表笔接黑（色负极）线，如图所示。图示为实测一正常电机霍耳得到的数值，仅供参考，原因见一幅图，下同，不在敖述。”
接下来......
图片上的文字：“参数比较法：用万用表测二极管档来检测。红表笔接红色线固定，黑表笔分别测量黄绿兰三条信号线，比较三次测量想方设法，应相差无几。然后红表笔接黑色线，黑表笔接三信号线，再次比较测量结果，也应相差无几。
图为红表笔接黑色线（负极）黑表笔接其中一信号线的情况。因为元件型号不同及其之间存在差异，数值中能与此不尽相同，另外不同万用表测出的数值也不一定相同。故供参考。不过如是同型号，则其参数应大至相同，只是测出数值与此不同而已。”
进一步测量判断它好坏。
测到这一步，如果它们的参数基本上一致，因为不同型号参数也不尽相同，因此我们还是无法判断它的好坏，只能判断出它是否击穿短路了。
如要进一步测量它们的好坏，只有带电测量了，不过它和下面要讲的有所不同。方法如下：
取一稳压直流电源或用三粒5＃或7＃电池，如图：
图片上传中......
第二个方法:
在线测量法------这是维修时最最常用的方法之一了
第一步
第二步
第三步
第四步
第五步
第六步
这样电机霍耳的测量就完成了.
第三种方法:仪器测量法------这里我会提供几个测量电路给大家,从中教大家如何使用.
说明一点,其实这种电路很简单,大家如稍有动手能力的完全可以自已做一个.
第一种:
第二种
其实大家从中可以看出第三种是第一种的一个扩展,它直接取自车上电池的电源,而不必用干电池,这样维修更为方便. 我在看到别人做的
4.1.1. 霍尔元件测量磁场 置于磁场中的载流导体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场。这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点。利用它可以测量磁场；可以研究半导体中载流子的类别和特性等；也可以利用它制作传感器，用于磁读出头、隔离器，转速仪等。量子霍耳效应更是当代凝聚态物理领域最重要的发现之一，它在建立国际计量的自然基准方面也起了重要的作用。 【实验目的】 1.了解霍耳效应法测量磁场的原理和方法。 2.测定所用霍耳片的霍耳灵敏度。 3.用霍耳效应法测量通电螺线管轴线上的磁场。 4.用霍耳效应法测量通电线圈和亥姆霍兹线圈轴线上的磁场，验证磁场叠加原理，验证亥姆霍兹线圈中央存在均匀磁场。 【实验原理】 1．霍耳效应及其测磁原理 把一块半导体薄片（锗片或硅片等）放在磁感应强度大小为B 的磁场中（B 的方向沿z 轴方向），如图4.5.1所示。从薄片的四个 侧面A 、A ’、D 、D ’上分别引出两对 电极，沿纵向（即x 轴正向）通以电流 I H ，则在薄片的两个横向面D 、D ’之间 就会产生电势差，这种现象称为“霍耳 效应”，产生的电势差称为霍耳电势差。 根据霍耳效应制成的磁电变换元件称为 霍耳元件。霍耳效应是由洛伦兹力引起 的，当放在垂直于磁场方向的半导体薄片 通以电流后，薄片内定向移动的载流子 受到洛伦兹力F B ： B v F B ?=q （4.5.1） 式中，q 、v 分别是载流子的电荷和移动速度。载流子受力偏转的结果使电荷在D 、D ’两端 面积聚而形成电场（图4.5.1中设载流子是负电荷，故F B 沿y 轴负方向），这个电场又给载流子一个与F B 反设方向的电场力F E 。设E 表示电场强度，U DD ’表示D 、D ’间的电势差，b 表示薄片宽度，则 b U q qE F DD E ' == （4.5.2） 达到稳定状态时，电场力和洛伦兹力平衡，有 E B F F = 即 b U q qvB DD ' = 图4.5.1 霍尔效应原理图
实验五用霍耳元件测量磁场 一、实验目的 1．了解霍耳效应的产生机理。 2．掌握用霍耳元件测量磁场的基本方法。 二、实验仪器 霍尔效应实验仪。 三、实验原理 1、什么叫做霍耳效应？ 若将通有电流的导体置于磁场B之中，磁场B（沿z轴）垂直于电流I H（沿x轴）的方 向，如图1 U H，这个现象称 为霍耳效应。 图1 霍耳效应原理 这一效应对金属来说并不显著，但对半导体非常显著。霍耳效应可以测定载流子浓度及载流子迁移率等重要参数，以及判断材料的导电类型，是研究半导体材料的重要手段。还可以用霍耳效应测量直流或交流电路中的电流强度和功率以及把直流电流转成交流电流并对它进行调制、放大。用霍耳效应制作的传感器广泛用于磁场、位置、位移、转速的测量。（1）用什么原理来解释霍耳效应产生的机理？ 霍耳电势差是这样产生的：当电流I H通过霍耳元件（假设为P型）时，空穴有一定的漂移速度v，垂直磁场对运动电荷产生一个洛沦兹力 ) (B v F? =q B（1）式中q为电子电荷。洛沦兹力使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以有些偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场E，直到电场对载流子的作用力F E=q E与磁场作用的洛沦兹力相抵消为止，即 E B v q q= ?) (（2）这时电荷在样品中流动时将不再偏转，霍耳电势差就是由这个电场建立起来的。
如果是N 型样品，则横向电场与前者相反，所以N 型样品和P 型样品的霍耳电势差有不同的符号，据此可以判断霍耳元件的导电类型。 （2）如何用霍耳效应侧磁场？ 设P 型样品的载流子浓度为p ，宽度为b ，厚度为d 。通过样品电流I H ＝pqvbd ，则空穴的速度v ＝I H ／pqvbd ，代入（2）式有 pqbd B I E H = ?=B v （3） 上式两边各乘以b ，便得到 d B I R pqd B I Eb U H H H H == = （4） pq R H 1= 称为霍耳系数。在应用中一般写成 U H ＝K H I H B . （5） 比例系数K H ＝R H ／d ＝1／pqd 称为霍耳元件灵敏度，单位为mV/(mA ·T)。一般要求K H 愈大愈好。K H 与载流子浓度p 成反比。半导体内载流子浓度远比金属载流子浓度小，所以都用半导体材料作为霍耳元件。K H 与片厚d 成反比，所以霍耳元件都做的很薄，一般只有0.2mm 厚。 由（5）式可以看出，知道了霍耳片的灵敏度K H ，只要分别测出霍耳电流I H 及霍耳电势差U H 就可算出磁场B 的大小。这就是霍耳效应测磁场的原理。 2、如何消除霍耳元件副效应的影响？ 在实际测量过程中，还会伴随一些热磁副效应，它使所测得的电压不只是U H ，还会附加另外一些电压，给测量带来误差。 这些热磁效应有埃廷斯豪森效应，是由于在霍耳片两端有温度差，从而产生温差电动势U E ，它与霍耳电流I H 、磁场B 方向有关；能斯特效应，是由于当热流通过霍耳片（如1，2端）在其两侧（3，4端）会有电动势U N 产生，只与磁场B 和热流有关；里吉-勒迪克效应，是当热流通过霍耳片时两侧会有温度差产生，从而又产生温差电动势U R ，它同样与磁场B 及热流有关。 除了这些热磁副效应外还有不等位电势差U 0，它是由于两侧（3，4端）的电极不在同一等势面上引起的，当霍耳电流通过1，2端时，即使不加磁场，3和4端也会有电势差U 0产生，其方向随电流I H 方向而改变。 因此，为了消除副效应的影响，在操作时我们要分别改变I H 的方向和B 的方向，记下四组电势差数据，作运算并取平均值： 由于U E 方向始终与U H 相同，所以换向法不能消除它，但一般U E <《霍尔元件通用技术条件》编制说明
《霍尔元件通用技术条件》编制说明 （征求意见稿） 一、工作简况 1、任务来源 本项目是工业和信息化部行业标准制修订计划（工信厅科[2017] 70号），计划编号：2017-0581T-JB，项目名称“霍尔元件通用技术条件”进行修订，标准起草牵头单位：沈阳仪表科学研究院有限公司，计划应完成时间2019年。 2、主要工作过程 起草（草案、调研）阶段： 沈阳仪表科学研究院有限公司接受本标准的修订任务后，于2018年1月组织成立了标准编制工作组，制定了标准修订计划，修订工作组对霍尔元件的定义、基本参数、要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存等进行了总结和归纳。 在参照了国外相关标准和1999年发布的《霍尔元件通用技术条件》的基础上，根据各参编单位提出的意见，工作组经全方位的讨论、研究、修改及补充，确立了本《工作组讨论稿》的结构框架及基本内容。 2018年8月2日和8月9日在沈阳仪表科学研究院有限公司分别召开两次编制工作组会议。会上对标准工作组讨论稿进行了逐字逐句的讨论，工作组根据各位成员的意见，对标准进行修改，形成本征求意见稿及编制说明。 征求意见阶段： 审查阶段： 报批阶段： 3、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等 本标准由沈阳仪表科学研究院有限公司、国家仪器仪表元器件质量监督检验中心、传感器国家工程研究中心、中国仪器仪表协会传感器分会、海宁嘉晨汽车电子技术有限公司、杭州电子科技大学等单位共同起草。 工作组主要成员：徐丹辉、李洪儒、张阳、于振毅、王松亭、郑楠、钱正洪、白茹。 工作安排：徐丹辉任修订工作组组长，全面负责标准修订工作，李洪儒、钱正洪负责对各阶段标准的审核。李洪儒、张阳负责与参编单位沟通、协调工作组内的意见。王松亭、郑楠、白茹负责标准资料收集、确定标准相关技术参数等工作。于振毅负责对资料进行总结和归纳、对各方面意见及建议的归纳分析，并提出内部修改意见。
霍尔效应及霍尔元件基本参数的测量 086041B班D组何韵 摘要：霍尔效应是磁电效应的一种，利用这一现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面.霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法.本实验的目的在于了解霍尔效应的原理及有关霍尔器件对材料的要求，使用霍尔效应试验组合 仪，采用“对称测量法”消除副效应的影响，经测量得到试样的V H —I M 和V H —I S 曲线，并通 过实验测定的霍尔系数，判断出半导体材料试样的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数. 关键词：霍尔效应hall effect，半导体霍尔元件semiconductor hall effect devices，对称测量法symmetrical measurement，载流子charge carrier，副效应secondary effect 美国物理学家霍尔(Hall,Edwin Herbert,1855-1938)于1879年在实验中发现,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应.这个电势差也被叫做霍尔电势差.霍尔的发现震动了当时的科学界,许多科学家转向了这一领域，不久就发现了爱廷豪森(Ettingshausen)效应、能斯托(Nernst)效应、里吉-勒迪克(Righi-Leduc)效应和不等位电势差等四个伴生效应. 在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(Klaus von Klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍耳效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖.之后，美籍华裔物理学家崔琦(Daniel Chee Tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(Robert https://www.doczj.com/doc/c414395884.html,ughlin，1950-)、施特默(Horst L. St rmer，1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了1998年的诺贝尔物理
实验名称：霍尔组件基本参数测量 仪器与用具：TH-H 霍尔效应实验组合仪 实验目的：1、了解霍尔效应实验原理 2、学习“对称法”消除副效应影响的方法 3、测量霍尔系数、确定样品导电类型、计算霍尔组件灵敏度等 实验报告内容（原理预习、操作步骤、数据处理、误差分析、思考题解答） 【实验原理】： 通有电流I S 的半导体薄片置于与它垂直的磁场B 中，在薄片的两测就会产生电势差U H —霍尔电势差，这种现象叫霍尔效应。 霍尔效应产生的原因，是因为形成电流的载流子在磁场中运动时，受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用,正、负电荷在样品两测边界聚集，形成横向电场E H —霍尔电场，产生霍尔电势差U H 。 载流子除受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用外，还受横向电场力Fe=eE H 的作用，当受到洛沦兹力与横向电场力大小相等时，即 eE H =qv ×B (4.7.1) 样品两测边界聚集的电荷不再变化，达到平衡。 样品中电流强度： I S =nevbd ( 4.7.2) 样品中横向电场E h 可认为是匀强电场，则有： U H =E h b=ne 1=R H d B I s （4.7.3） 基本参数： 1、霍尔系数R H 霍尔系数定义： R H = ne 1 由材料的性质(载流子密度)决定,反映材料的霍尔效应强弱。 由（4.7.3）得 R H = IsB d U H 上式提供了测量霍尔系数R H 的方法。 2、根据R H 的符号判断样品导电类型N 、P 半导体材料有N 型和P 型两种，将测的U H 、I S 、B 带入 R H = IsB d U H 得数为正时，样品为P 型半导体，得数为正时，样品为P 型半导体。
用霍尔元件测磁场 前言： 霍耳效应是德国物理学家霍耳（A.H.Hall 1855—1938）于1879年在他的导师罗兰指导下发现的。由于这种效应对一般的材料来讲很不明显，因而长期未得到实际应用。六十年代以来，随着半导体工艺和材料的发展，这一效应才在科学实验和工程技术中得到了广泛应用。 利用半导体材料制成的霍耳元件，特别是测量元件，广泛应用于工业自动化和电子技术等方面。由于霍耳元件的面积可以做得很小，所以可用它测量某点或缝隙中的磁场。此外，还可以利用这一效应来测量半导体中的载流子浓度及判别半导体的类型等。近年来霍耳效应得到了重要发展，冯﹒克利青在极强磁场和极低温度下观察到了量子霍耳效应，它的应用大大提高了有关基本常数测量的准确性。在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍耳器件，会有更广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对今后的工作将大有益处。 教学目的： 1.了解霍尔效应产生的机理，掌握测试霍尔器件的工作特性。 2.掌握用霍尔元件测量磁场的原理和方法。 3.学习用霍尔器件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。 教学重难点： 1. 霍尔效应 2. 霍尔片载流子类型判定。 实验原理 如右图所示，把一长方形半导体薄片放入磁场中， 其平面与磁场垂直，薄片的四个侧面分别引出两对电极（M、N和P、S），径电极M、N通以直流电流I H，则在P、S极所在侧面产生电势差，这一现象称为霍尔效应。这电势差叫做霍尔电势差，这样的小薄片就是霍尔片。
假设霍尔片是由n 型半导体材料制成的，其载流子为电子，在电极M 、N 上通过的电流由M 极进入，N 极出来（如图），则片中载流子（电子）的运动方向与电流I S 的方向相反为v,运动的载流子在磁场B 中要受到洛仑兹力f B 的作用，f B =e v ×B ，电子在f B 的作用下，在由N →M 运动的过程中，同时要向S 极所在的侧面偏转（即向下方偏转），结果使下侧面积聚电子而带负电，相应的上侧面积（P 极所在侧面）带正电，在上下两侧面之间就形成电势差V H ，即霍尔电势差。薄片中电子在受到f B 作用的同时，要受到霍尔电压产生的霍尔电场E H 的作用。f H 的方向与f B 的方向正好相反，E H =V H /b , b 是上下侧面之间的距离即薄片的宽度，当f H +f B =0时，电子受力为零达到稳定状态，则有 –e E H +(–e v ×B)=0 E H = - v ×B 因 v 垂直B ，故 E H =v B （v 是载流子的平均速度） 霍尔电压为 V H = b E H = b v B 。 设薄片中电子浓度为n ，则 I S =nedb v , v =I S /nedb 。 V H = I S B/ned =K H I S B 式中比例系数K H = 1/ned ，称为霍尔元件的灵敏度。 将V H =K H I S B 改写得 B = V H / K H I S 如果我们知道了霍尔电流I H ，霍尔电压V H 的大小和霍尔元件的灵敏度K H ，我们就可以算出磁感应强度B 。 实际测量时所测得的电压不只是V H ，还包括其他因素带来的附加电压。根据其产生的原因及特点，测量时可用改变I S 和B 的方向的方法，抵消某些因素的影响。例如测量时首先任取某一方向的I S 和B 为正，当改变它们的方向时为负，保持I S 、B 的数值不变，取（I S+，B +）、（I S-、B +）、（I S+、B -）、（I S-，B -）四种条件进行测量，测量结果分别为： V 1= V H +V 0+V E +V N +V RL V 2=-V H -V 0-V E +V N +V RL V 3=-V H +V 0-V E -V N -V RL V 4=V H -V 0+V E -V N -V RL 从上述结果中消去V 0，V N 和V RL ，得到 V H = 4 1 （V 1-V 2-V 3+V 4）-V E
2008-01-05 18:55 一、霍尔元件的工作原理： 霍尔元件应用霍尔效应的半导体。 二、霍尔元件的特性： 1、霍尔系数（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称为霍尔系数，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） 霍尔灵敏度与霍尔系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入电阻。 7、霍尔元件的电阻温度系数 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、霍尔电势温度系数 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。它同时也是霍尔系数的温度系数。
填空题 1.霍尔传感器是利用＿＿霍尔效应＿来实现磁电转换的，霍尔系数与霍尔灵敏度的关系可用公式＿＿＿来表示。 2.霍尔传感器是利用＿＿＿来实现电转换的，霍尔电动势的公式用 来表示。 3. 利用霍尔效应原理工作的半导体器件称 霍尔传感器 。 4. 霍尔元件的灵敏度KH 与材料的性质及几何尺寸有关，一般来讲元件 越薄 其灵敏度越大，霍尔元件输出电动势UH= K H IB 。灵敏度 K H = R H /d . 5. 霍尔传感器是根据 霍尔效应 制作的传感器，广泛用于电磁、压力、 压力、振动 、加速度等方面的测量。 6. 霍尔元件的测量误差产生的主要原因有两类，即 半导体固有特性 和 半导体制造工艺的缺陷 。 7. 霍尔元件是N 型半导体制成扁平长方体，扁平边缘的两对侧 面各引出一对电极。一对叫 控制 电极用于引人 控制电流 ；另一对叫 输出 电极，用于输出 霍尔电动势 。 8. 目前霍尔元件主要应用于自动控制、计算机装置和现代军事领域的电磁、压力、加速度和振动等方面的测量。 9. 霍尔传感器具有灵敏度高、线性好、稳定性好、体积小和耐高温等特性。分为普通型、高灵敏度型、低温度系数型、测温测磁型和开关式霍尔元件。 10. 霍尔片的灵敏度（灵敏系数）指单位磁场强度和单位电流作用下，所输出的霍尔电动势的大小。 11. 霍尔电势 是在L 无穷大前提下得到的，实际不可能为 无穷大，一般要求长宽比大于2.0即可。 12. 半导体电子迁移率一般大于空穴的迁移率，所以 霍尔元件多采用N 型半导体。霍尔元件厚度d 越小，霍尔灵敏度 KH 越大，所以霍尔元件做的较薄。 13. 霍尔传感器的应用类型主要有线性应用和开关应用两种，霍尔片的连接方式有控制电流端并联和控制电流端串联两种。 14.霍尔元件在交变磁场中工作时，即使不加控制电流，由于霍尔电极的引线布 IB K d U H H H ==IB K d IB R U H H H ==
霍尔元件实验
霍尔元件实验 【实验背景】 ?霍尔效应这一现象由美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。当载流体置于磁场中，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直电流和磁场的方向会产生一电场，此现象称为霍尔效应。?在霍尔效应发现约100年后，德国物理学家克利青等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍尔效应，克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。之后，美籍华裔物理学家崔琦和美国物理学家劳克林、施特默在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应，这个发现使人们对量子现象的认识更进一步，他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。 ?复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言，之后被实验证实，这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。 ?由清华大学薛其坤院士领衔，清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破，他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应，这是中国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象，也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。 【实验目的】
（1）了解霍尔元件的基本原理； （2）通过测量得到霍尔元件的霍尔电压与工作电流（励磁电流）、霍尔电压与电磁铁线圈工作电流之间的关系； （3）学习用霍尔元件测量磁感应强度的方法； （4）测量室温下霍尔元件的基本参数。 【实验仪器】 霍尔效应实验装备包括ZKY-HS 霍尔效应实验仪和ZKY-HC 霍尔效应测试仪两部分。 【实验原理】 一、霍尔效应 一半导体片（霍尔片）长宽高分别为L ，d ，b ，沿Z 方向加一均匀磁场B ，沿x 方向加一稳恒工作电流Is 后，半导体中载流子（空穴或电子）在沿x 方向运动的同时，将受到洛伦兹力F B 的作用，F B =ev Ｂ，这个力使电荷堆积形成一个ｙ方向的电场，即霍尔电场，对载流I S 调节旋钮 测 试 仪 二维移动尺 C 形电磁铁 面板标示牌 双刀双 掷开关 I S 输出端 U H 输入端 I M 输出端 I M 调节 旋钮 电源开关 实 验 仪 I S 输入端 U H 输出端 I M 输入端 霍尔电压量程切换 按钮
实验名称：霍尔组件基本参数测量 仪器与用具：TH-H 霍尔效应实验组合仪 实验目的：1、了解霍尔效应实验原理 2、学习“对称法”消除副效应影响的方法 3、测量霍尔系数、确定样品导电类型、计算霍尔组件灵敏度等 实验报告内容（原理预习、操作步骤、数据处理、误差分析、思考题解答） 【实验原理】： 通有电流I S 的半导体薄片置于与它垂直的磁场B 中，在薄片的两测就会产生电势差U H —霍尔电势差，这种现象叫霍尔效应。 霍尔效应产生的原因，是因为形成电流的载流子在磁场中运动时，受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用,正、负电荷在样品两测边界聚集，形成横向电场E H —霍尔电场，产生霍尔电势差U H 。 载流子除受到洛沦兹力F=qv ×B 的作用外，还受横向电场力Fe=eE H 的作用，当受到洛沦兹力与横向电场力大小相等时，即 eE H =qv ×B (4.7.1) 样品两测边界聚集的电荷不再变化，达到平衡。 样品中电流强度： I S =nevbd ( 4.7.2) 样品中横向电场E h 可认为是匀强电场，则有： U H =E h b=ne 1=R H d B I s （4.7.3） 基本参数： 1、霍尔系数R H 霍尔系数定义： R H = ne 1 由材料的性质(载流子密度)决定,反映材料的霍尔效应强弱。 由（4.7.3）得 R H = IsB d U H 上式提供了测量霍尔系数R H 的方法。 2、根据R H 的符号判断样品导电类型N 、P 半导体材料有N 型和P 型两种，将测的U H 、I S 、B 带入 R H = IsB d U H 得数为正时，样品为P 型半导体，得数为正时，样品为P 型半导体。 3、件的灵敏度K K= ned d B H 1 霍尔元件的灵敏度K 与载流子浓度n 和样品厚度d 有关，由于半导体内载流子浓度远小于金属，所以选用半导体材料制作霍尔元件，厚度一般只有0.2mm 。 4、载流子浓度n n= e R H 1
5.2 霍尔式传感器 霍尔传感器是半导体磁敏传感器的一种。半导体磁敏传感器是利用半导体材料中的自由电子及空穴的运动方向随磁场改变而改变这一特性制成的，按其结构可分为体型和结型两大类，霍尔传感器和磁敏电阻属于体型，磁敏二极管和磁敏三极管属于结型。 霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。1879年美国物理学家霍尔发现霍尔效应，但直到20世纪50年代，由于微电子学的发展，才被人们所重视和利用，开发了多种霍尔元件。我国从20世纪70年代开始研究霍尔器件，经30余年的研究和开发，目前已经能生产各种性能的霍尔元件，如普通型、高灵敏度型、低温度系数型、测温测磁型和开关式的霍尔元件。 5.2.1 霍尔效应与霍尔元件材料 1 霍尔效应 一块长为l 、宽为b 、厚度为d 的半导体薄片，置于磁感应强度为B 的磁场中（z 方向），磁场方向垂直与薄片所在平面，如图5.2.1所示。当在它相对的两边通以控制电流I （y 方向），磁场的方向与电流方向正交，则在垂直于电流和磁场方向的半导体另外两边上（x 方向），将产生电动势H U ，其大小与控制电流和磁感应强度成正比，即H H U k IB =，这种现象叫霍尔效应，其中H k 为霍尔元件的灵敏度，该电势称为霍尔电势，该半导体薄片就是霍尔元件。 图5.2.1 霍尔效应原理图 霍尔效应是半导体中自由电荷受磁场洛仑兹力作用而产生的。假设霍尔元件为N 型半导体，在其左右两端通以电流I ，称为控制电流。那么，半导体多子-电子，将沿着与电流I 相反的方向运动。由于外磁场B 的作用，使电子受到洛伦兹力L F 的作用而发生偏转，结果在半导体的后端面上，电子进行积累，而前端面缺少电阻，因此，后端面带负电，前端面带正电，在前后两端面间形成电场。电子在该电场中受到的电场力E F 阻碍电子继续偏转，当E F 与L F 相等时，电子的积累和偏转达到动态平衡。这时，在半导体的前后两个端面间建立的电场叫霍尔电场H E ，相应的电势就是霍尔电势H U 。 若电子以速度v 按图5.2.1示方向运动，受到的洛伦兹力为 L F evB = （5.2.1） 电子受到的电场力为 E H F eE =- （5.2.2） 负号表示力的方向与电场方向相反。,,l b d 分别为半导体的长、宽、高。由于
实验三十 用霍尔元件测螺旋磁场 【实验目的】 1. 学习用霍尔效应测量磁场的原理和方法。 2. 学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。 【实验仪器】 TH —H 型霍尔效应实验组合仪。 【实验原理】 1. 霍尔效应 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场H E 。如图*1*所示的半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，则在Y 方向即试样' -A A 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向 取决于式样的导电类型。对于图*1a*所示的N 型试样，霍尔元件逆Y 方向，图*1b*的P 型试样则沿Y 方向。即有 ) (0)()(0)(型型P Y E N Y E h h ?
由式（1）、式（2）可得 d B I R d B I ne b E V S H S H H == =1 即霍尔电压H V (' A A 、电极之间的电压)与 B I S 乘积成正比与试样厚度d 成反比。比例系数 ne R H 1 =称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出H V )V （以及 知道)()Gs B A I S 、（和)(cm d ，可按下式计算)/(3 C cm R H 810?= B I d V R S H H 上式中的8 10是由于磁感应强度B 用电磁单位高斯)(Gs ，d 用厘米)(cm 单位，而其他各量均采用国际制单位引入。 2. 霍尔系数H R 与其他参数之间的关系 根据H R 可进一步确定以下参数： （1） 由H R 的符号（或霍尔电压的正负）判断样品的导电类型。判别的方法是按图1所 示的S I 和B 的方向，若测得的0'<=A A H V V ,即A 点电位高于' A 点的电位，则H R 为负，样品属N 型；反之则为P 型。 （2） 由H R 求载流子浓度n 。即e R n H 1= 。应该指出，这个关系式是假定所有载流子都 有相同的漂移速度得到的。如果严格一点，考虑载流子的速度统计分布，需引入8 3π 的修正因子（可参阅黄昆、谢希德著《半导体物理》）。 （3） 结合电导率的测量，求载流子的迁移率μ。电导率σ与载流子浓度n 以及迁移率μ 之间有如下关系： μσne = 即σμH R =,测出σ值即可求μ。 3. 霍尔效应与材料性能的关系 根据上述分析可知，要得到大的霍尔电压，关键是要选择霍尔系数大（即迁移率高、电阻率 ρ亦较高）的材料。因μρ=H R ,就金属导体而言，μ和ρ均较低，而不良导体ρ高，但μ极小，因而上述两种材料的霍尔系数都很小，不能用来制造霍尔元件。半导体μ高，ρ适 中，是制造霍尔元件较理想的材料，由于霍尔电压大小与材料的厚度成反比，因此薄膜型的霍尔元件的输出电压较片状要高得多。就霍尔器件而言，其厚度是一定的，所以实用上采用
图文）如何测量电机霍耳的好坏及电机霍耳检测器内部电路（多种） <注:文章正在更新中,完成之后将没有这些文字> 在电动车维修的这个圈子里，很多人特别是新手，对如何测量电机霍耳的好坏还是觉得很懵懂，在下面我就以实测图文的方式教大家如何测量电机霍耳的好坏。 因为数字万用表比较直观的原故,大家使用数字万用表的较多,故我就用数字万用表测量的方法为例子. (型号为DT9205) 测量霍耳的好坏有好几种方法: 首先:参数比较法(不带电测量) 请看下图:
图片上的文字：“首先用二极管测量档没量其输入是否短路，用红表笔接红（色正电源）线，黑表笔接黑（色负极）线，如图所示。图示为实测一正常电机霍耳得到的数值，仅供参考，原因见一幅图，下同，不在敖述。” 接下来...... 图片上的文字：“参数比较法：用万用表测二极管档来检测。红表笔接红色线固定，黑表笔分别测量黄绿兰三条信号线，比较三次测量想方设法，应相差无几。然后红表笔接黑色线，黑表笔接三信号线，再次比较测量结果，也应相差无几。 图为红表笔接黑色线（负极）黑表笔接其中一信号线的情况。因为元件型号不同及其之间存在差异，数值中能与此不尽相同，另外不同万用表测出的数值也不一定相同。故供参考。不过如是同型号，则其参数应大至相同，只是测出数值与此不同而已。” 进一步测量判断它好坏。 测到这一步，如果它们的参数基本上一致，因为不同型号参数也不尽相同，因此我们还是无法判断它的好坏，只能判断出它是否击穿短路了。
如要进一步测量它们的好坏，只有带电测量了，不过它和下面要讲的有所不同。方法如下： 取一稳压直流电源或用三粒5＃或7＃电池，如图： 图片上传中...... 第二个方法: 在线测量法------这是维修时最最常用的方法之一了 第一步 第二步
霍尔元件典型应用： 未端位置检测 电动车窗 无刷直流电机 流量计转速测量 可替代微动开关 一、霍尔元件的工作原理：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制成多种传感器。霍尔电位差UH的基本关系为 UH=RHIB/d （18） RH=1/nq（金属）（19） 式中RH——霍尔系数： n——载流子浓度或自由电子浓度； 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。 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，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制成霍尔电流传感器。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，特别适合于大电流传感。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与电场强度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传感器。 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传感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 线性霍尔元件OH3503/OH49E--用于电动车调速转把 OH3503线性霍尔电路由电压调整器，霍尔电压发生器，线性放大器和射极跟随器组成，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成正比的电压。静态输出电压（B=0GS）是电源电压的一半。S磁极出现在霍尔传感器标记面时，将驱动输出高于零电平；N磁极将驱动输出低于零电平；瞬时和比例输出电压电平决定与器件最敏感面的磁通密度。提高电源电压可增加灵敏度。 产品特点 体积小、精确度高、灵敏度高、线性好、温度稳定性好、可靠性高 典型应用 运动检测器、齿轮传感器、接近检测器、电流检测传感器、电动自行车调速器等其他检测磁场的应用。
竭诚为您提供优质文档/双击可除用霍尔元件测螺线管磁场实验报告 篇一：用霍尔元件测螺线管磁场. 实验三十用霍尔元件测螺旋磁场【实验目的】 1.学习用霍尔效应测量磁场的原理和方法。 2.学习用霍尔元件测绘长直螺线管的轴向磁场分布。【实验仪器】 Th—h型霍尔效应实验组合仪。【实验原理】1.霍尔效应霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场eh。如图*1*所示的半导体试样，若在x方向通以电流Is，在Z方向加磁场b，则在Y方向即试样A-A电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于式样的导电类型。对于图*1a*所示的n型试样，霍尔元件逆Y 方向，图*1b*的p型试样则沿Y方向。即有
eh(Y)?0?(n型)eh(Y)?0?(p型) *（注（a）载流子为电子(n型)（b）载流子为空穴(p 型)） 显然，霍尔电场eh是阻止载流电子继续向侧面偏移，当载流电子所受的横向电场力eeh洛伦兹力evb相等时，样品两侧电荷的积累就达到动态平衡，故有 eeh?evb 式中，eh为霍尔电场；v是载流电子在电流方向上的平均漂流速度。 设试样的宽为b，厚度d，载流子浓度为n，则 Is?nevbd 由式（1）、式（2）可得 Vh?ehb? Ib1Isb ?Rhs nedd 即霍尔电压Vh(A、A电极之间的电压)与Isb乘积成正比与试样厚度d成反比。比例系数 Rh?称为霍尔系数，它是反映材料霍尔效应强弱的重要参数。只要测出Vh（V)以及 3