设霍尔元件为N型半导体,其长度为l,宽度为b,厚度为 d。又设电子以均匀的速度v运动,则在垂直方向施加的磁感应 强度B的作用下,空穴受到洛仑兹力
fL qvB q—电子电量(1.62×10-19C); v—载流子运动速度。
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根据右手螺旋定则,电子运动方向向上偏移,则在上端产生 电子积聚,下端失去电子产生正电荷积聚。从而形成电场。
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I
B
V
R E
IH R3 VH
霍尔元件的基本电路
控制电流I;
霍耳电势VH; 控制电压V;
输出电阻R2; 输入电阻R1; 霍耳负载电阻R3; 霍耳电流IH。
图中控制电流I由电源E供给,R为调节电阻,保证器件内所 需控制电流I。霍耳输出端接负载R3,R3可是一般电阻或 放大器的输入电阻、或表头内阻等。磁场B垂直通过霍耳 器件,在磁场与控制电流作用下,由负载上获得电压。
VH=KHBI KH——Hall元件灵敏度,表示霍耳电势VH与磁感应强 度B和控制电流I乘积之间的比值,mV/(mA·KGs)。因为
霍耳元件的输出电压要由两个输入量的乘积来确定, 故又称为乘积灵敏度。
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若控制电流值固定,则: VH=KBB
KB——磁场灵敏度,通常以额定电流为标准。磁场灵敏 度等于霍耳元件通以额定电流时每单位磁感应强度对应 的霍耳电势值。常用于磁场测量等情况。
VH= KH I B cosθ
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设 KH=RH / d VH= KH I B
KH—霍尔元件灵敏度。它与材料的物理性质和几何尺寸有关, 它决定霍尔电势的强弱。
若磁感应强度B的方向与霍尔元件的平面法线夹角为θ时, 霍耳电势应为:
VH= KH I B cosθ