磁场传感器及其应用

1、磁场的测量方法现在一般采用的磁场测量方法,是霍尔元件法。在图1所示的矩形半导体片中,如果在长度方向上通过电流,在垂直板的方向上加以磁场,电子的轨道就发生弯曲,在板的宽度方向上就产生电压。这电压V_H与半导体片的厚度d成反比,分别与流过的电流I、所加的磁场H成正比,这可用公式(1)来表示:     

霍尔元件的电路模型

大家知道,在涉及到霍尔元件的不等位电势及温度的两种补偿时,通常是以桥形电阻电桥作为电路模型的。但是,该电路模型不能完整地反映出霍尔元件的电磁性能。比如,霍尔电压V_H和激励电流I及外磁场磁感强度B的关系就无法在桥形电阻电路模型上反映出来。现在利用受控源概念和网络概念来建立霍尔元件的电路模型。先叙述这个模型的建立过程,然后论述它的正确性以及用途。在理想情况下,霍尔电压V_H和激励电流I,外磁场磁感强度B的关系为     

磁传感器的应用(一)

磁传感器最初只用于磁场检测,现在已经发展到能够测定和控制与磁场相关的各种物理量,例如电学量、力学量、温度、等等。磁传感器包括半导体元件(霍尔元件等),磁性体元件和超导量子干涉器件(SQUID磁传感器)三大类,由于篇幅有限,本文只介绍部分磁性体元件的应用实例。     

对称式闭环霍尔电流传感器研究与设计

霍尔传感器是由半导体材料加工而成的有源器件,其输出电压随着温度变化而产生漂移,这限制了其在高精度磁场测量场合的应用。提出了一种新型对称式闭环霍尔电流传感器,对其进行了系统地设计。利用霍尔元件灵敏度的差异设计了输出电压运算电路,分析了对称式闭环电流传感器工作原理并给出了闭环传递函数。电路仿真和样机实验结果表明,对称式闭环霍尔电流传感器具有较好的温度特性,温度系数减小至0.000 8%/℃。相比其他温度补偿方法,该方法简单易实现,能够实现温度漂移的完全补偿,霍尔元件可以根据测量需要任意选型,不受驱动方式的限制。     

一种新型电流检测器

1.检测原理霍尔元件是一种半导体磁电器件,它是利用霍尔效应来进行工作的,如图1所示。在元件的控制端通以电流i(称为控制电流),当在该霍尔片的平面法线方向上施以磁感应强度为B的磁场时,若电流的载流子假设为电子,它将受到洛仑兹力f_L的作用,电子即向一侧偏转,形成电子的分布梯度。与此同时,沿着元件的横向面便形成了电场,它使得电子在受到洛仑兹力f_L作用的同时,     

霍尔效应弱磁场磁强计

霍尔效应弱磁场磁强计受到它所采用的抑制偏移电压(或失调电压)技术性能的限制。本文所述的方法,既不必了解偏移电压的确切值,也不用进行任何校正,就能够消除偏移电压。为了获得长期稳定性,引入了一个新概念,即用自身磁场引起的霍尔电压中包含的信息来监控仪器的校正。这两个技术并不对霍尔器件性能提出任何特别的要求。可以看到,对本仪器灵敏度的限制参数是差分式电压放大器的输入偏流和共模抑制能力。所检测到的最小霍尔电压为500nV,对所用的霍尔器件来说,这相当于4μT的磁场在未用磁集束器情况下所产生的电压。     

磁敏二极管的原理、特性及其应用

磁敏半导体元件一般地若将半导体放入磁场中,则引起电阻变化,或于特定的方向产生电势,或出现温差,或引起热传导率变化。并且上述各效应的强弱由所加磁场来决定。所以,如能定量地求出它们之间的关系,就可以根据这些关系来研究各方面的应用。同时因有这些效应,进而以此研制各种元件,目前做为磁敏元件应用于电子回路中的已有霍尔元件和磁阻元件两种,最近继这两种元件又出现了一种新的磁敏半导体元件——梭尼磁敏二极管(SMD)。霍尔效应和磁阻效应的原理如图1和图2所示,现简单地介绍此两种效应如下:     

磁场测量讲座：第四讲 霍尔效应法

一、概述把载有电流的半导体放在磁场中时,半导体会发生横向磁场电现象,即在垂直于磁场和电流的方向产生电动势;称这种现象为霍尔效应.霍尔效应法最简单,可以用经典的电磁理论来解释.通常,霍尔电势U_H可以表示成     

CST—1型数字高斯计概述

一、前言在永磁测量中,不论对那个参数感兴趣,也不论永磁的那一种使用,都离不开磁场强度(H)或磁感应强度(B)的测量。尽管有多种测量方法,但自从应用霍尔效应的磁场测量元件问世以后,以此元件作为探头的磁场测量仪器(即,霍尔效应数字高斯计)相继出现。由于它:(1)探头体积小,可测量小狭缝磁场;(2)既可测量均匀磁场也可测量不均匀磁场;(3)测量范     

MQK—2型气敏元件的原理与应用

MQK-2型气敏元件具有以下特点:①采用烧结半导体所形成的敏感烧结体,具有稳定的R。(即器件在纯洁空气中的阻抗)阻值,从而保证了长期工作的稳定性。②单电源供电,其功耗仅0.7W左右。③对所测试的气体有极高的灵敏度和信噪比。 MQK-2型气敏元件有两种型号。MQK-2A型适用于天然气、城市煤气、石油液化气、丙丁烷及氢气等;MQK-2型适用于烟雾等减光型有害气体。 器件的性能参数 灵敏度:S=R_。/R_x为10～30。常见为QM系列的S值仅8左右。R_x为器件在丁烷浓度为0.2％时的阻抗,测量电路见图1所示。     

基于磁集中器的霍尔三轴磁场测量传感器有限元仿真分析

运用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,模拟计算了在80A/m(1 Oe)的磁场中,加入磁集中器后磁场的变化,并讨论了磁集中器的大小、材料磁导率、霍尔元件大小、空间位置等参数对传感器输出参数的影响。计算结果表明,把磁集中器和霍尔元件组合到一起,能够使用传统霍尔元件实现磁场的三维测量,从而可以使其在电子罗盘和地磁导航系统等领域得到广泛的应用。     

霍尔传感器温度补偿方法研究

利用半导体霍尔效应制成的霍尔元件,当控制电流和环境温度一定时,霍尔电势与磁场的磁感应强度成正比,半导体自身的温度特性直接影响到霍尔传感器的使用效果,只有采取必要的温度补偿措施才能保证信号测量的精度,恒压供电输入端补偿方法不能控制电源内阻的影响,恒流源供电可以消除电源内阻影响,但处理过程中忽略了高次项仍然是影响精度的因素,采用输入端、输出端同步补偿的方式,进一步改善了传感器的温度特性,提高了霍尔传感器的环境适应能力。     

一种闭口转子断条检查方法

本文叙述了利用霍尔元件做为传感器检查闭口鼠笼转子断条的方法。为了大批量快速检查闭口鼠笼转子断条,我们采用了霍尔元件做为传感器。众所周知,霍尔元件对磁场是很敏感的,把它放入定子槽中,当转子有断条时,气隙中的旋转磁场将会发生畸变,霍尔元件就会把畸变反映出来。霍尔元件的工作原理如图1所示。在元件的控制端1、2通以电流 I,並在片子     

无刷直流电动机集成霍尔传感器

介绍了一种基于双磁钢复合磁路设计的无刷直流电动机集成霍尔传感器,利用霍尔元件感应旋转磁钢产生的垂直磁场和平行磁场信息并输出反映转子运转信息的电压信号,通过内部电路对原始电压信号进行处理,可同时输出U、V、W换相信号和绝对角位置信号(模拟信号、脉宽调制(PWM)信号).电动机高速运行时由U、V、W、信号提供换相信息并进行位置预估,最高转速可达30000r/min;低速运行时由模拟信号或PWM信号提供绝对角位置信息,精度达10位,最高分辨率可达12位.     

CMOS集成2D垂直型霍尔传感器电路设计

高失调电压和低磁场灵敏度严重影响了CMOS集成2D垂直型霍尔传感器的应用。提出了一种新颖的2D垂直型霍尔传感器失调消除和信号放大电路。采用2相旋转电流调制和相关双采样解调技术实现了对霍尔失调有效消除;采用信号复用技术实现了对X轴和Y轴输入的2D霍尔信号进行相同处理,避免了2轴霍尔信号之间的放大误差,大大降低了电路的功耗。基于CSMC 0.8μm高压CMOS工艺进行了电路设计,仿真结果表明该电路能最大消除40 m V霍尔失调电压,并对最小0.4 m V的2轴霍尔信号放大并线性输出霍尔电压。输出霍尔电压的线性度大于99.9%,电路静态功耗小于20 m W。     

国外霍尔元件及其在接近开关中的应用

一、引言霍尔效应是1879年 E.H.霍尔所发现的一种物理效应。霍尔在研究载流导体在磁场中受力的性质时发现:如果在电流的垂直方向上加以磁场,则在同电流和磁场都垂直的方向上将建起一个电场,如图1所示。霍尔效应发现得很早,但一直等到近年来半导体材料研制工作有了进展,才获实际应用。目前,已有许多采用霍尔效应的实用装置,它们被广泛应用于测量、控制以及运算器等各个领域。     

30 kA 闭环式集成霍尔电流传感器设计

基于 0. 18 μm CMOS 工艺设计了一种大量程闭环式集成霍尔电流传感器。 采用片内高灵敏度霍尔器件检测待测电流 产生的磁场并线性输出霍尔信号,霍尔电压经过线性放大、失调消除和比例积分调节后与三角载波进行比较产生 PWM 波,驱 动全桥式功率放大电路工作。 功率放大电路输出的电流送入聚磁环的二次绕组后形成一个闭环的二次侧补偿,使聚磁环气隙 中的霍尔器件处于零磁通状态,从而提高了大电流检测的精度。 仿真结果表明,所设计的集成霍尔电流传感器的最大测量范围 为 30 kA,准确度为 1 级,功耗小于 1. 08 W,芯片面积仅有 0. 2 mm 2 。     

利用电磁复合变换器的多路磁强计

描述了用于测量恒定和交变(5Hz以下)磁场的10路磁强计;它在10~(-5)～2×10~(-?)T的测量范围内不必改变测量回路的传输系数,通路的询问可自动进行;被询问通路的号码用数字盘指示。仪器中采用新型半导体磁敏元件,这种元件有很高的磁场测量灵敏度:100～200V/T,描述了保持探头高度恒温(到±0.05℃)的线路;给出了磁强计的技术特性。     

半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术

测试半导体GaN功率开关器件灵敏度对掌握器件性能具有重要意义,提出一种新的半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术。通过分析半导体GaN功率开关器件的导通电阻与击穿电压关系、空穴电流与栅极电流关系掌握功率开关器件击穿机理,在此基础上,测试半导体GaN功率开关器件灵敏度;根据灵敏度测试原理与微频通道衰减值周期检查原理,测量功率开关器件微频信号功率和微频通道衰减值,汇总微频通道衰减值和最后一次开关灵敏时的衰减值,得到半导体GaN功率开关器件灵敏度。实验结果表明：所提测试技术测量半导体GaN功率开关器件灵敏度过程中,平均测试误差为0.03 dB,仅平均花费9.42ms,是一种高效、可靠的半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术。     

激发反作用磁场方法检查钢棒中缺陷

1、前言本文介绍了一种新的无损检验方法,根据试件在磁场中旋转激发出电流,用霍尔器件检出缺陷的散漏磁场的原理。试件中激发出来的电流对应的磁场轴线与所供直流磁场相垂直,因而造成磁通量线重新分布。一些通量线受力被逼进试件表面。因此,如果表面附近有缺陷存在,则容易检测出表面缺陷形成的散漏磁场。霍尔器件放置的最佳位置用实验的方法决定。