一、H all霍尔传感器
1、霍尔传感器的定义
霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,已发展成一个品种多样的磁传
感器产品族，并已得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。
2、霍尔传感器的分类
按照霍尔器件的功能可将它们分为:霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量。
（1）线性电路：它由霍尔元件、差分放大器和射极跟随器组成。其输出电压和加在霍尔元件上的磁感强度B成比例。这类电路有很高的灵敏度和优良的线性度，适用于各种磁场检测。
霍尔线性电路的功能框图
（2）开关电路：霍尔开关电路由稳压器、霍尔片、差分放大器、施密特触发器和输出级组成。在外磁场的作用下，当磁感应强度超过导通阈值BOP时，霍尔电路输出管导通，输出低电平。之后，B再增加，仍保持导通态。若外加磁场的B值降低到BRP时，输出管截止，输出高电平。我们称BOP为工作点，BRP 为释放点，BOP－BRP=BH称为回差。回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。霍尔开关电路的功能框见图2。图2(a)表示集电极开路(OC)输出，(b)表示双输出。
(a) 单OC 输出 (b)双OC 输出
图2 霍尔开关电路的功能框图
3、原理
霍尔效应原理：
将一块半导体或导体材料，沿Z 方向加以磁场B ，沿X 方向通以工作电流
I ，则在Y 方向产生出电动势H V ，如图1所示，这现象称为霍尔效应。H V 称为霍尔电压。
X
(a) (b)
图3 霍尔效应原理图
实验表明，在磁场不太强时，电位差H V 与电流强度I 和磁感应强度B 成正比，与板的厚度d 成反比，即
d IB R V H H (1)
或 IB K V H H = (2) 式（1）中H R 称为霍尔系数，式（2）中H K 称为霍尔元件的灵敏度，单位为mv / (mA ·T)。产生霍尔效应的原因是形成电流的作定向运动的带电粒子即载流子（N 型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P 型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛仑兹力作用而产生的。
一快长为l 、宽为b 、厚为d 的N 型单晶薄片，置于沿Z 轴方向的磁场B 中，
在X 轴方向通以电流I ，则其中的载流子——电子所受到的洛仑兹力为
j eVB B V e B V q F m
-=⨯-=⨯= (3) 式中V 为电子的漂移运动速度，其方向沿X 轴的负方向。e 为电子的电荷量。
m F 指向Y 轴的负方向。自由电子受力偏转的结果，向A 侧面积聚，同时在B 侧
面上出现同数量的正电荷，在两侧面间形成一个沿Y 轴负方向上的横向电场H
E （即霍尔电场），使运动电子受到一个沿Y 轴正方向的电场力e F
，A 、B 面之间
的电位差为H V （即霍尔电压），则 j b V e j eE E e E q F H H H H e ==-==
(4)将阻碍电荷的积聚，最后达稳定状态时有
0=+e m F F
0=+-j b V e j eVB H
即
b V e eVB H
= 得 VBb V H = (5) 此时B 端电位高于A 端电位。
若N 型单晶中的电子浓度为n ，则流过样片横截面的电流
I =nebdV
得 nebd I V =
(6) 将(6)式代入(5)式得 IB K d IB R IB ned V H H H ===1 (7)
4.霍尔效应的副效应
（1）. 不等位效应
由于制造工艺技术的限制，霍尔元件的电位极不可能接在同一等位面上，因此，当电流IH 流过霍尔元件时，即使不加磁场，两电极间也会产生一电位差，称不等位电位差U 。显然，U 只与电流IH 有关，而与磁场无关。
（2）. 埃廷豪森效应（Etinghausen effect ）
由于霍尔片内部的载流子速度服从统计分布，有快有慢，由于它们在磁场中受的洛伦兹力不同，则轨道偏转也不相同。动能大的载流子趋向霍尔片的一侧，而动能小的载流子趋向另一侧，随着载流子的动能转化为热能，使两侧的温升不同，形成一个横向温度梯度，引起温差电压UE ，UE 的正负与IH 、B 的方向有关。
（3）. 能斯特效应（Nernst effect ）
由于两个电流电极与霍尔片的接触电阻不等，当有电流通过时，在两电流电极上有温度差存在，出现热扩散电流，在磁场的作用下，建立一个横向电场EN ，因而产生附加电压UN 。UN 的正负仅取决于磁场的方向。
（4）. 里纪-勒杜克效应（Righi-Leduc effect ）
由于热扩散电流的载流子的迁移率不同，类似于埃廷豪森效应中载流子速度不同一样，也将形成一个横向的温度梯度而产生相应的温度电压URL ，URL 的正、负只与B 的方向有关，和电流IH 的方向无关。
5.霍尔效应的副效应的消除方法
由于附加电压的存在，实测的电压，既包括霍尔电压UH，也包括U0、UE、UN和URL等这些附加电压，形成测量中的系统误差来源。但我们利用这些附加电压与电流IH和磁感应强度B的方向有关，测量时改变IH和B的方向，基本上可以消除这些附加误差的影响。具体方法如下：
当（+B，+IH）时测量，U1＝UH＋U0＋UE＋UN＋URL （1）
当（+B，-IH）时测量，U2＝－UH－U0－UE＋UN＋URL （2）
当（-B，-IH）时测量，U3＝UH－U0+UE－UN－URL （3）
当（-B，+IH）时测量，U4＝－UH＋U0－UE－UN－URL （4）
式（1）－（2）＋（3）－（4）并取平均值，则得
这样处理后，除埃廷豪森效应引起的附加电压外，其它几个主要的附加电
压全部被消除了。其中UE＜＜UH。
二 .技术性能分析
1电流传感器特性参数
(1)、标准额定值IPN和额定输出电流ISN
IPN指电流传感器所能测试的标准额定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN 的大小与传感器产品的型号有关。ISN指电流传感器额定输出电流，一般为100~400mA，某些型号可能会有所不同。
(2)、传感器供电电压VA
VA指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低，另外，传感器的供电电压VA又分为正极供电电压VA+和负极供电电压VA-。
(3)、测量范围Ipmax
(1)测量范围指电流传感器可测量的最大电流值，测量范围一般高于标准额
