【正文】 四、誤差及其補(bǔ)償 1． 零位誤差及其補(bǔ)償 霍爾元件在控制電流 I=0或磁場(chǎng) B=0時(shí)出現(xiàn)的霍爾電壓 Δ UH ，稱之為零位誤差。 （ 2） 寄生感應(yīng)電勢(shì) 當(dāng)控制電流 I 為交變電流時(shí) ,此電流形成的交變磁場(chǎng)在電極引線上要產(chǎn)生寄生感應(yīng)電勢(shì) 。當(dāng)各電極分布不對(duì)稱時(shí)，兩個(gè)霍爾電極不在一個(gè)等位面上，電阻橋失去平衡，故產(chǎn)生不等位寄生電勢(shì)。 其主要表現(xiàn)形式為溫度誤差和零位誤差 。 在圖 7－ 7電路 中 ,電流 I為恒定電流 ， 不受溫度影響；電阻 rH 為霍爾元件等效輸入電阻 ， 并聯(lián) rT 為外接補(bǔ)償電阻 ， rT 具有如 rH 相同的正溫度系數(shù) ,此時(shí)霍爾元件的控制 電流 基本不變 。 當(dāng)溫度變化時(shí)， Rt阻值隨之變化，使補(bǔ)償電橋的輸出電壓相應(yīng)變化。 1． 開關(guān)型集成霍爾傳感器 （ 控制電路 ） 開關(guān)型集成霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出電壓經(jīng)電路處理后形成一個(gè)高電平或低電平的開關(guān)量輸出 ， 集成電路主要由霍爾元件 、 差分放大器 、 施密特觸發(fā)器等部分組成 ， 如圖 7－ 8所示 。 開關(guān)型集成霍爾傳感器輸出電平具有遲滯現(xiàn)象，其回差寬度 Δ B =BH－ BL 。 2． 線性型集成霍爾傳感器（測(cè)量電路） 線性型集成霍爾傳感器的輸出電壓與外加磁感應(yīng)強(qiáng)度之間呈線性比例關(guān)系、集成電路主要由霍爾元件和差分放大器組成，差分放大器有單端輸出和雙端輸出兩種形式，如圖 7－ 10所示。 1． 高斯計(jì) 如圖 7－ 11所示，將霍爾元件垂直置于磁場(chǎng) B 中，輸入恒定的控制電流 I，則霍爾輸出電壓 UH 正比于磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，用此方法可以測(cè)量恒定或交變磁場(chǎng)的高斯數(shù)。 （周期脈沖） 圖 7－ 14 開門報(bào)警器電路圖 4． 霍爾開關(guān) 霍爾開關(guān)不但動(dòng)態(tài)特性好，而且環(huán)境適應(yīng)性好，既無(wú)機(jī)械磨損，又無(wú)觸點(diǎn)燒蝕缺陷，因而在自動(dòng)控制及報(bào)警器電路中得到廣泛應(yīng)用。 第二節(jié) 磁敏電阻 磁敏電阻系指利用半導(dǎo)體磁阻效應(yīng)研制而成的對(duì)磁場(chǎng)敏感的元件。目前實(shí)用的磁阻元件主要是利用半導(dǎo)體的幾何磁阻效應(yīng)。 圖 7－ 16 幾何形狀與磁阻變化特性 為了獲得較大的磁阻效應(yīng)而又有足夠大的 R0， 實(shí)際上采用 L/W＜ 1的多個(gè)元件串聯(lián) ， 如圖 7－ 17所示平面電極磁敏電阻 。特性曲線如圖 7－ 18所示，縱坐標(biāo)為磁阻靈敏度 RB/R0 ，橫坐標(biāo)為磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 。 圖 7－ 19 兩磁阻元件串聯(lián) 三端差分型 InSb電阻 為了改善磁阻溫度特性，方法之一 是在 InSb晶體中摻入一定量的銻化鎳 NiSb，形成InSb－ NiSb共晶磁阻元件 ,但摻雜后將導(dǎo)致磁阻靈敏度下降；方法之二 是采用兩個(gè)磁阻元件串聯(lián)，組成差動(dòng)式輸出，如圖 7－ 19所示，這種方法不但具有溫度補(bǔ)償功能，而且使靈敏度得到提高。 利用這種原理可以檢測(cè)微位移或與微位移有關(guān)的其它非電量 。 ? 磁阻式旋轉(zhuǎn)傳感器 ? 磁阻旋轉(zhuǎn)傳感器可以檢測(cè)磁性齒軸、齒輪的轉(zhuǎn)速，若采用四磁阻元件傳感器，還能檢測(cè)旋轉(zhuǎn)方向。 它不但能檢測(cè)磁場(chǎng)的大小和方向 ， 且體積小 、 測(cè)試電路簡(jiǎn)單 ，特別適合制作漏磁檢測(cè) 、 磁力探傷及無(wú)觸點(diǎn)磁敏開關(guān) 。 磁敏二極管工作時(shí)需加正向偏壓 ，即 P+區(qū)接正、 N－ 區(qū)接負(fù)；此時(shí)磁敏二極管電阻大小決定于磁場(chǎng)的大小和方向。 圖 7－ 23 磁敏二極管載流子受磁場(chǎng)影響 （ a）無(wú)磁場(chǎng) （ b）正向磁場(chǎng) （ c）反向磁場(chǎng) 如圖 7－ 23（ c） 所示 ， 當(dāng)磁敏二極管受到外界反向磁場(chǎng) H－ ⊕ 作用時(shí) ， 電子和空穴受洛倫茲力的作用向 L 面偏轉(zhuǎn) ， 由于 L 面為無(wú)復(fù)合的光滑面 ， 因而到達(dá)光滑面后又反射回 i 區(qū) ， 致使 i 區(qū)載流子濃度增加 ， 于是 電阻減小 、 偏流 I 增大 。 如圖 7－ 24所示 。如圖 7－ 25所示， 單只磁敏二極管正向磁場(chǎng)下輸出電壓的靈敏度大于反向磁場(chǎng)下的靈敏度，且在 B＜ 期間具有較好的線性關(guān)系 ，即磁敏二極管對(duì)弱磁場(chǎng)具有較好的磁電特性和較高的磁靈敏度。 圖 7－ 25 磁敏二極管磁電特性 ? 鍺磁敏二極管的磁場(chǎng)頻率與輸出電壓的關(guān)系曲線。 當(dāng)采用 兩只磁敏二極管工作 時(shí) ， 可選擇兩只磁電特性相同的磁敏二極管接成差動(dòng)半橋的方式補(bǔ)償 。 如圖 7－ 27（ a）所示，與集電極 c、發(fā)射極 e和基極 b相聯(lián)的分別稱之為集電區(qū)、發(fā)射區(qū)和基區(qū)，在本征區(qū) i 的一側(cè)形成高復(fù)合率的復(fù)合區(qū) r ，在 r 區(qū)的對(duì)面仍保持無(wú)復(fù)合的光滑面。 在圖 7－ 28（ a）中，當(dāng)磁敏三極管 未受外加磁場(chǎng)作用時(shí)，由于磁敏三極管基區(qū)寬度大于載流子有效擴(kuò)散長(zhǎng)度，由發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子只有一小部分?jǐn)U散到集電區(qū)，而大部分電子 在正偏壓作用下 穿過(guò) i 區(qū)到達(dá)基區(qū)，（主要是漂移電流） 形成較大的基極電流 Ib ，此時(shí) Ib＞ IC ， β =IC/Ib＜1。因而磁敏三極管可用來(lái)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換 。即磁敏三極管長(zhǎng)基區(qū)特征。不同類型的磁敏三極管具有各自不同的磁電特性及其線性工作范圍，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)電路的需要選擇磁敏三極管。 圖 7－ 31（ c） 是采用 PNP和 NPN組成兩管互補(bǔ)式補(bǔ)償電路 ， 如果兩管集電極電流溫度特性完全一致 ， 則集電極輸出電壓不產(chǎn)生溫漂 ?？梢杂糜诮?、直流磁場(chǎng)的檢測(cè)，特別適用于 10－ 6 T以下弱磁場(chǎng)的檢測(cè)；可制作鉗形電流表，對(duì)高壓大電流進(jìn)行不斷線檢測(cè)；制作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)或接近開關(guān)等。 ? 例如，用磁敏三極管做探頭，對(duì)被測(cè)棒材表面進(jìn)行探測(cè)，如圖，鋼棒被磁化表面無(wú)缺陷時(shí)，探頭附近沒(méi)有漏磁通，因而探頭沒(méi)有輸出信號(hào)，一旦棒材有缺陷，缺陷處的漏磁通將作用在磁敏管探頭上，使其產(chǎn)生輸