1引言

　　由霍爾效應的原理知，霍爾電勢的大小取決于：

　　rh為霍爾常數(shù)，它與半導體材質有關；ic為霍爾元件的偏置電流；b為磁場強度；d為半導體材料的厚度。
對于一個給定的霍爾器件，vh將完全取決于被測的磁場強度b。

　　一個霍爾元件一般有四個引出端子，其中兩根是霍爾元件的偏置電流ic的輸入端，另兩根是霍爾電壓的輸出端。如果兩輸出端構成外回路，就會產生霍爾電流。一般地說，偏置電流的設定通常由外部的基準電壓源給出；若精度要求高，則基準電壓源均用恒流源取代。為了達到高的靈敏度，有的霍爾元件的傳感面上裝有高導磁系數(shù)的坡莫合金；這類傳感器的霍爾電勢較大，但在0.05t左右出現(xiàn)飽和，僅適用在低量限、小量程下使用。

　　近年來，由于半導體技術的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了各種類型的新型集成霍爾元件。這類元件可以分為兩大類，一類是線性元件，另一類是開關類元件。

2線性霍爾元件的原理及應用

　　ugn350lt是一種目前較常用的三端型線性霍爾元件。它由穩(wěn)壓器、霍爾發(fā)生器和放大器組成。用ugn350lt可以十分方便地組成一臺高斯計。其使用十分簡單，先使b=0，記下表的示值voh，再將探頭端面貼在被測對象上，記下新的示值voh1。

δvoh=voh1-voh

　　如果δvoh＞0，說明探頭端面測得的是n極；反之為s極。ugn3501t的靈敏度為7v／t，由此即可測出相應的被測磁感應強度b。

　　如果采用數(shù)字電壓表(dvm)，可得圖1所示的線性高斯計。運放采用高精度運放ca3130。該電路的具體調零方式為：開啟電源后，令b=0，調節(jié)w1使dvm的示值為零，然后用一塊標準的釹鋁硼磁鋼(b=0.1t)貼在探頭端面上，調節(jié)w2使dvm的示值為1v即可。本高斯計檢測時示值如果為-200mv，則探頭端面檢測的是s極，磁場強度為0．02t。本高斯計也可用來測量交變的磁場，不過dvm應改為交流電壓表。顯然使用圖1的電路可以很方便地擴展普通數(shù)字萬用表的功能。

　　用ugn3501t還可以十分方便地組成如圖2所示的鉗形電流表。將霍爾元件置于鉗形冷軋硅鋼片的空隙中，當有電流流過導線時，就會在鉗形圓環(huán)中產生磁場，其大小正比于流過導線電流的安匝數(shù)；這個磁場作用于霍爾元件，感應出相應的霍爾電勢，其靈敏度為7v／t，經過運放μa741調零，線性放大后送入dvm，組成數(shù)字式鉗形電流表。該表的調試也十分簡單：導線中的電流為零時，調節(jié)w1、w2使dvm的示值為零。然后輸入50a的電流，調w3使dvm讀數(shù)為5v；反向輸入-50a電流，數(shù)字表示值為-5v。反復調節(jié)w1、w2、w3，讀數(shù)即可符合要求。本鉗形電流表經實驗，其靈敏度不小于0.1v／a，同樣，本電流表也可用于交流電流的測量，將dvm換成交流電壓表即可，十分方便。

3開關型霍爾傳感器的原理及應用

　　開關型霍爾傳感器可分為單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)，內部均有5個部分，即由穩(wěn)壓源、霍爾電勢發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器以及輸出級組成。雙穩(wěn)態(tài)傳感器具有兩組對稱的施密特整形電路。圖3是單穩(wěn)態(tài)開關集成霍爾元件ugn3020的功能圖及輸出特性。對于開關型傳感器的正值規(guī)定是：用磁鐵的s極接近傳感器的端面所形成的b值為正值。由圖3看出，當b=0時，v0為高電平；當外磁場增至bop時，輸出v0由高電平轉為低電平。外磁場由bop降至brp時，輸出v0由低電平反向，brp被稱為釋放點。對于ugn3020，bop=0.022t，brp=0.0165t，vol=80～150mv，voh=4v，工作電壓為4.5v～24v。

　　ugn3020可組成轉速計探頭。該探頭由霍爾元件ugn3020和磁鋼組成測量電路。將具有10個齒的圓盤固定于被測對象的旋轉主軸上。當圓盤齒經過測量磁路的間隙時，霍爾元件輸出高電平，其他時間輸出為低電平；這樣圓盤每轉一周，電路輸出10個脈沖，脈沖經過分頻后，用頻率計即可測出被測對象的實際轉速。

　　用集成霍爾傳感器還可以組成過流檢測保護電路，該電路如圖4所示。ugn3020固定于環(huán)形互感磁鋼的空隙中，調整傳感面的位置，即可調節(jié)其動作的起始磁場，圖中的繼電器如用內含雙向晶閘管的固態(tài)繼電器代替，可以組成無觸點的過流保護電路。

　　開關型霍爾元件最具特點的應用是在無刷電機上。通常的直流電機采用電刷型整流子供電，這種供電機構工作時噪聲大，電機的壽命由于換相器的嚴重磨損大大減小。利用霍爾元件代替整流子不僅可以根治有刷電機的上述弊端，而且可以對電機直接調速。如日本勝利公司的hr7200型錄像機中，采用兩個霍爾元件和旋轉磁鋼構成電機本體，利用霍爾元件ic1、ic2去開關驅動晶閘管，從而控制流過