【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 B=0時出現(xiàn)的霍爾電壓 Δ UH ，稱之為零位誤差。 （ 2） 寄生感應(yīng)電勢 當(dāng)控制電流 I 為交變電流時 ,此電流形成的交變磁場在電極引線上要產(chǎn)生寄生感應(yīng)電勢 。當(dāng)各電極分布不對稱時，兩個霍爾電極不在一個等位面上，電阻橋失去平衡，故產(chǎn)生不等位寄生電勢。 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) ,此時霍爾元件的控制 電流 基本不變 。 當(dāng)溫度變化時， 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 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，用此方法可以測量恒定或交變磁場的高斯數(shù)。 （周期脈沖） 圖 7－ 14 開門報警器電路圖 4． 霍爾開關(guān) 霍爾開關(guān)不但動態(tài)特性好，而且環(huán)境適應(yīng)性好，既無機(jī)械磨損，又無觸點(diǎn)燒蝕缺陷，因而在自動控制及報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)研制而成的對磁場敏感的元件。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 是采用兩個磁阻元件串聯(lián)，組成差動式輸出，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，還能檢測旋轉(zhuǎn)方向。 它不但能檢測磁場的大小和方向 ， 且體積小 、 測試電路簡單 ，特別適合制作漏磁檢測 、 磁力探傷及無觸點(diǎn)磁敏開關(guān) 。 磁敏二極管工作時需加正向偏壓 ，即 P+區(qū)接正、 N－ 區(qū)接負(fù)；此時磁敏二極管電阻大小決定于磁場的大小和方向。 圖 7－ 23 磁敏二極管載流子受磁場影響 （ a）無磁場 （ b）正向磁場 （ c）反向磁場 如圖 7－ 23（ c） 所示 ， 當(dāng)磁敏二極管受到外界反向磁場 H－ ⊕ 作用時 ， 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下輸出電壓的靈敏度大于反向磁場下的靈敏度，且在 B＜ 期間具有較好的線性關(guān)系 ，即磁敏二極管對弱磁場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 ， 可選擇兩只磁電特性相同的磁敏二極管接成差動半橋的方式補(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)的對面仍保持無復(fù)合的光滑面。 在圖 7－ 28（ a）中，當(dāng)磁敏三極管 未受外加磁場作用時，由于磁敏三極管基區(qū)寬度大于載流子有效擴(kuò)散長度，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 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 Ib＞ IC ， β =IC/Ib＜1。因而磁敏三極管可用來實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換 。即磁敏三極管長基區(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?、直流磁場的檢測，特別適用于 10－ 6 T以下弱磁場的檢測；可制作鉗形電流表，對高壓大電流進(jìn)行不斷線檢測；制作無觸點(diǎn)開關(guān)或接近開關(guān)等。 ? 例如，用磁敏三極管做探頭，對被測棒材表面進(jìn)行探測，如圖，鋼棒被磁化表面無缺陷時，探頭附近沒有漏磁通，因而探頭沒有輸出信號，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