霍爾電勢(shì)

霍爾器件是一種采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流IC，當(dāng)有一磁場(chǎng)B穿過(guò)該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢(shì)VH。

霍爾電勢(shì)VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinΘ

霍爾電流傳感器是按照霍爾效應(yīng)原理制成，對(duì)安培定律加以應(yīng)用，即在載流導(dǎo)體周?chē)a(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，而霍爾器件則用來(lái)測(cè)量這一磁場(chǎng)。因此，使電流的非接觸測(cè)量成為可能。

通過(guò)測(cè)量霍爾電勢(shì)的大小間接測(cè)量載流導(dǎo)體電流的大小。因此，電流傳感器經(jīng)過(guò)了電－磁－電的絕緣隔離轉(zhuǎn)換。

外定子中的永磁磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布情況如圖3 所示，磁力線經(jīng)過(guò)外定子、空氣隙、杯形轉(zhuǎn)子和內(nèi)定子后形成閉合回路。由于永磁磁鋼與霍爾元件的安裝位置在空間上錯(cuò)開(kāi)45°角，因此永磁磁鋼產(chǎn)生的磁場(chǎng)與霍爾元件不存在交鏈。

當(dāng)杯形轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，如圖3中( a) 所示，由于永磁磁鋼產(chǎn)生的恒定磁通沒(méi)有穿過(guò)霍爾元件，因此霍爾元件不產(chǎn)生霍爾電勢(shì); 當(dāng)杯形轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，即存在瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角速度，如圖3中( b) 所示。此時(shí)杯形轉(zhuǎn)子開(kāi)始切割永磁磁鋼的恒定磁通，將杯形轉(zhuǎn)子的杯體看作是很多根的導(dǎo)條，則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，杯形轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生與瞬時(shí)角速度對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

假設(shè)杯形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，則根據(jù)右手定則，杯形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向如圖3中( b)所示。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生相應(yīng)的短路電流，短路電流的方向與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向相同。此時(shí)短路電流會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)，如圖3中( b) 所示，該磁場(chǎng)經(jīng)由內(nèi)定子、霍爾元件、空氣隙、杯形轉(zhuǎn)子和外定子后形成閉合回路。 由于該磁通與霍爾元件匝鏈，則根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾元件產(chǎn)生相應(yīng)的霍爾電勢(shì)。

當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱(chēng)為霍爾電勢(shì)U，其表達(dá)式為U=Kk·I·B/d。其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過(guò)的電流，B為外加磁場(chǎng)（洛倫茲力Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度。

由此可見(jiàn)，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系?；魻栭_(kāi)關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。

霍爾開(kāi)關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B 來(lái)表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度（如B1）時(shí)，霍爾開(kāi)關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開(kāi)關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開(kāi)關(guān)類(lèi)似有NPN、PNP、常開(kāi)型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號(hào)輸出之分 。