【正文】 ~2） 104T/℃ ，是正溫度系數(shù)。 圖 811（ b）給出了 CS型霍爾開關(guān)集成傳感器兩個磁特性參數(shù)隨電源電壓 E的變化曲線。 圖 811 霍爾開關(guān)集成傳感器溫度特性 霍爾線性集成傳感器 線性集成霍爾傳感器是將霍爾器件、放大電路、電壓調(diào)整電路、電流放大輸出級、失調(diào)調(diào)整和線性度調(diào)整部分集成在一塊芯片上，其特點是輸出電壓隨外加磁感應(yīng)強度 B呈線性變化。 （ a） SL3501T型結(jié)構(gòu)（單端輸出） (b) SL3501M型結(jié)構(gòu)（雙端輸出） 圖 812 線性集成霍爾傳感器的電路結(jié)構(gòu) 霍爾傳感器的應(yīng)用 由于霍爾傳感器具有在靜態(tài)狀態(tài)下感受磁場的獨特能力，而且它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、頻帶寬（從直流到微波）、動態(tài)特性好和壽命長、無觸點等許多優(yōu)點，因此在測量技術(shù)，自動化技術(shù)和信息處理等方面有著廣泛應(yīng)用。 （ 2）當控制電流與磁感應(yīng)強度皆為變量時，傳感器的輸出與這兩者乘積成正比。 （ 3）若保持磁感應(yīng)強度恒定不變，則利用霍爾電壓與控制電流成正比的關(guān)系，可以組成回轉(zhuǎn)器、隔離器和環(huán)行器等控制裝置。利用霍爾效應(yīng)原理制成的傳感器稱為霍爾傳感器。霍爾元件常用鍺、硅、砷化鎵、砷化銦及銻化銦等半導(dǎo)體材料制作而成。 霍爾傳感器由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、頻帶寬（從直流到微波）、動態(tài)特性好和壽命長、無觸點等許多優(yōu)點，因此在測量技術(shù)，自動化技術(shù)和信息處理技術(shù)等方面有著廣泛應(yīng)用。 2. 試說明霍爾系數(shù)的物理意義。 4. 試分析霍爾開關(guān)集成傳感器的組成及各部分的作用。 6. 試舉實例說明霍爾傳感器的應(yīng)用。它取消了傳感器和測量電路之間的界限，實現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點，正越來越愛到眾的重視。按照輸出信號的形式，可以分為開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。 霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成， 其典型電路見圖 。 圖中的霍爾元件是在 N型硅外延層上制作的。集成塊中霍爾元件的長 600μ m，寬為 400μ m。另外，由于厚度 d很小，霍爾靈敏度也相對提高了，在 用下，元件開路時可輸出 20mV左右的霍爾電壓。當磁感應(yīng)強度 B為 0時，霍爾元件無輸出，即 UH=0。此時， V4的集電極處于高電位， Uc4≈E， V5截止， V V7均截止，輸出為高電平。若集成霍爾傳感器處于正向磁場，則UH1升高， UH2下降，使 V1的基極電位升高， V2的基極電位下降。當 Ub3=Ue3+， V3由飽和進入放大狀態(tài)，經(jīng)過下面的正反饋過程： Ub3↓→Ic3↓→Ub4↑→Ic4↑→Ue3↑ 最終使得 V3截止 V4飽和。于是， V5導(dǎo)通，由 V5和 V6組成的 ，足以使 V V8進入飽和狀態(tài)。 當正向磁場退出時，隨著作用于霍爾元件上磁感應(yīng)強度 B的減少， UH相應(yīng)減小。當 Ub3= Ue4+， V3由截止進入放大狀態(tài)，經(jīng)過下面正反饋過程： Ub3↑→ Ic3↑→Ub4↓→Ic4↓→Ue3↓ 最終又使得 V3飽和， V4截止。 集成霍爾傳感器的輸出電平與磁場 B之間的關(guān)系見圖 ，可以看出，集成霍爾傳感器的導(dǎo)通磁感應(yīng)強度和截止磁感應(yīng)強度之間存在滯后效應(yīng)，這是由于 V V4共用射極電阻的正反饋作用使它們的飽和電流不相等引起的。國產(chǎn) CS型集成霍爾傳感器的磁電特性如下：回差寬度典型值 6 。低電平輸出電壓 U0L均為 ，高電平輸出最大漏電流為 10μ A，高電平電源電流 ICCH CS83 CS6837為 6mA(CS83 CS6839為 7mA)，低電平電源電流 ICCL CS83 CS6837為 9mA (CS83 CS6839 為 7mA)。其輸出信號與磁感應(yīng)強度成比例。這是 ，它的電路比較簡單，用于精度要求不高的一些場合。第二級放大采用達林頓對管，射極電阻 R8外接，適當選取 R8的阻值，可以調(diào)整該極的工作點，從而改變電路增益。 差動霍爾電路 (雙霍爾電路 ) 它的霍爾電壓發(fā)生器由一對相距 ，其功能框圖見圖 。用這種電路制成的汽車齒輪傳感器具有極優(yōu)的性能。 霍爾傳感器的應(yīng)用 一般應(yīng)用 測量磁場 使用霍爾器件檢測磁場的方法極為簡單，將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應(yīng)強度敏感，因而必須令磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應(yīng)強度。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進行多點檢測，由計算機進行數(shù)據(jù)處理，可以得到場的分布狀態(tài)，并可對狹縫，小孔中的磁場進行檢測。例如，用一個 5 4 （ mm3）的釹鐵硼 Ⅱ 號磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應(yīng)強度。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關(guān)器件的可靠工作，在應(yīng)用中要考慮有效工作氣隙的長度。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊中會給出。 工作磁體和霍爾器件間的運動方式有： (a)對移； (b)側(cè)移； (c)旋轉(zhuǎn)； (d)遮斷。 圖 霍爾器件和工作磁體間的運動方式 圖 在霍爾器件背面放置磁體 在遮斷方式中，工作磁體和霍爾器件以適當?shù)拈g隙相對固定，用一軟磁（例如軟鐵）翼片作為運動工作部件，當翼片進入間隙時，作用到霍爾器件上的磁力線被部分或全部遮斷，以此來調(diào)節(jié)工作磁場。這種方法的檢測精度很高，在 125℃的溫度范圍內(nèi)，翼片的位置重復(fù)精度可達 50μm。 與外電路的接口 霍爾開關(guān)電路的輸出級一般是一個集電極開路的 NPN晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的 NPN開關(guān)管相同。 輸出管導(dǎo)通時 ， 它的輸出端和線路的公共端短路 。 輸出電流較大時 ， 管子的飽和壓降也會隨之增大 ， 使用者應(yīng)當特別注意 ， 僅這個電壓和你要控制的電路的截止電壓 （ 或邏輯 “ 零 ” ） 是兼容的 。 若在 Io為 20mA（ 霍爾電路輸出管允許吸入的最大電流 ） ， 發(fā)光二極管的正向壓降 VLED=， 當電源電壓 VCC=12V時 ， 所需的負載電阻器的阻值 R=()/IO=()/=530Ω （ 818） 和這個阻值最接近的標準電阻為 560Ω ， 因此 ， 可取 560Ω 的電阻器作為負載電阻器 。 圖 簡化的霍爾開關(guān)示意圖 圖 霍爾開關(guān)與電路接口舉例 與這些電路接口時所需的負載電阻器阻值的估算方法 ， 和式 （ 818） 的方法相同 。 霍爾器件的開關(guān)所需的電流大于 20mA， 可在霍爾開關(guān)電路與被電路間接入電流放大器 。 應(yīng)用實例 下面我們將舉出一些應(yīng)用實例 。 檢測磁場 用霍爾線性器件作探頭，測量 .6T～ 10T的交變和恒定磁場，已有許多商品儀器。電路出廠時，工廠可提供每塊電路的校準曲線和靈敏度系數(shù)。使用前，將器件通電一分鐘，使之達到穩(wěn)定。 檢測鐵磁物體 在霍爾線性電路背面偏置一個永磁體，如圖 。它們的電路接法見圖 ， (a)為檢測齒輪， (b)為檢測缺口。 圖 用霍爾線性電路檢測鐵磁物體 圖 用霍爾線性電路檢測齒口的線路 用在直流無刷電機中 直流無刷電機使用永磁轉(zhuǎn)子，在定子的適當位置放置所需數(shù)量的霍爾器件，它們的輸出和相應(yīng)的定子繞組的供電電路相連。到下一位置，前一位置的霍爾器件停止工作，下位的霍爾器件導(dǎo)通