霍爾元件是應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。一般用于電機中測定轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，如錄像機的磁鼓，電腦中的散熱風(fēng)扇等；是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛的應(yīng)用。霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應(yīng)強度相單位控制電流時的霍爾電勢大小。

霍爾元件工作原理

霍爾元件應(yīng)用霍爾效應(yīng)的半導(dǎo)體。

所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強的霍爾效應(yīng)。

利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計制成多種傳感器。霍爾電位差UH的基本關(guān)系為：

UH=RHIB/d （1） RH=1/nq（金屬） （2）

式中 RH――霍爾系數(shù)；n――單位體積內(nèi)載流子或自由電子的個數(shù)；q――電子電量；I――通過的電流；B――垂直于I的磁感應(yīng)強度；d――導(dǎo)體的厚度。

對于半導(dǎo)體和鐵磁金屬，霍爾系數(shù)表達(dá)式和式（2）不同，此處從略。

由于通電導(dǎo)線周圍存在磁場，其大小和導(dǎo)線中的電流成正比，故可以利用霍爾元件測量出磁場，就可確定導(dǎo)線電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計制成霍爾電流傳感器。其優(yōu)點是不和被測電路發(fā)生電接觸，不影響被測電路，不消耗被測電源的功率，特別適合于大電流傳感。

若把霍爾元件置于電場強度為E、磁場強度為H的電磁場中，則在該元件中將產(chǎn)生電流I，元件上同時產(chǎn)生的霍爾電位差和電場強度E成正比，如果再測出該電磁場的磁場強度，則電磁場的功率密度瞬時值P可由P=EH確定。

利用這種方法可以構(gòu)成霍爾功率傳感器。

如果把霍爾元件集成的開關(guān)按預(yù)定位置有規(guī)律地布置在物體上，當(dāng)裝在運動物體上的永磁體經(jīng)過它時，可以從測量電路上測得脈沖信號。根據(jù)脈沖信號列可以傳感出該運動物體的位移。若測出單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，則可以確定其運動速度。

霍爾效應(yīng)及其霍爾靈敏度原理

將金屬片置于磁場中，讓磁場垂直通過薄片平面。沿薄片的縱向通以電流，則在薄片的兩側(cè)面會出現(xiàn)微弱的電壓。這就是霍爾效應(yīng)，橫向產(chǎn)生的電壓叫霍爾電壓，符號VH。

霍爾系數(shù)RH=（en）-1=C；n為薄片中載流子的濃度，e為電子帶電量，d 為薄片的厚度。

KH——霍爾靈敏度，它表示該元件產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的強弱，即在單位磁感應(yīng)強度B和單位控制電流I時，產(chǎn)生霍爾電壓的大小。

霍爾元件的靈敏度與哪些因素有關(guān)

霍爾效應(yīng)中霍爾元件的靈敏度與霍爾元件的厚度和載流子的濃度兩個因素有關(guān)。