传感器与检测技术习题答案八

第章霍尔传感器习题答案81什么是霍尔效应？.答在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文・霍尔在1879年发现的产生的电势差称为霍尔电压2为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？.答因为导体材料的〃虽然很大，但夕很小，故不宜做成元件，而绝缘材料的夕虽然很大,但〃很小，故也不宜做成元件

3.为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？答因为在N型半导体材料中，电子的迁移率比空穴的大，且〃〃户所以霍尔元件一般采用N型半导体材料霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？4-答霍尔灵敏度与霍尔元件厚度成反比，K〃=—匚nqd5什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？.答霍尔元件的温度特性是指元件的内阻及输出与温度之间的关系与一般半导体一样，由于电阻率、迁移率以及载流子浓度随温度变化，所以霍尔元件的内阻、输出电压等参数也将随温度而变化霍尔元件温度补偿的方法主要有利用输入回路的串联电阻进行补偿和利用输出回路的负载进行补偿两种1利用输入回路的串联电阻进行补偿下图是输入补偿的基本线路，图中的四端元件是霍尔元件的符号两个输入端串联补偿电阻R并接恒电源，输出端开路根据温度特性，元件霍尔系数和输入内阻与温度之间的关系式为1+a tRikRol+B tRH^RHO式中，廊为温度为才时霍尔系数；成为0℃时的霍尔系数；几为温度为1时的输入电阻;做为0℃时的输入电阻；为霍尔电压的温度系数，£为输入电阻的温度系数当温度变化时，其增量为AR尸电At ARhRioBAt根据=网里及I;E/R+R,,可得出霍尔电压随温度变化的关系式为dU”/F=R B------U H」HH Hd R+Rit对上式求温度的导数，可得增量表达式AU”=U〃o一一冬邑A，1Ko+R要使温度变化时霍尔电压不变，必须使R=0Ri

①即R tRi2式⑴中的第一项表示因温度升高霍尔系数引起霍尔电压的增量，第二项表示输入电阻因温度升高引起霍尔电压减小的量很明显，只有当第一项时，才能用串联电阻的方法减小第二项，实现自补偿将元件的、£值代入式2,根据此的值就可确定串联电阻用勺值a基本电路b等效电路2利用输出回路的负载进行补偿上图为补偿原理电路图，霍尔元件的输入采用恒流源，使控制电流/稳定不变这样，可以不考虑输入回路的温度影响输出回路的输出电阻及霍尔电压与温度之间的关系为UHt=UHO1+Q tRvt=RvO1+P t式中，以为温度为t时的霍尔电压；为为0时的霍尔电压；兄”为温度为t时的输出电阻；心为0时的输出电阻负载吊上的电压〃为t]R/Rol+Bt+RjUL=[UHO1+CI为使〃,不随温度变化，可对式⑶求导数并使其等于零，可得最后，将实际使用的霍尔元件的万值代入，便可得出温度补偿时的兄值当此二兄时，补偿最好

6.集成霍尔传感器有什么特点？答集成霍尔传感器的特点主要是取消了传感器和测量电路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位一体集成霍尔传感器与分立相比，由于减少了焊点，因此显著地提高了可靠性此外，它具有体积小、重量轻、功耗低等优点

7.写出你认为可以用霍尔传感器来检测的物理量答可以用霍尔传感器来检测的物理量有力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、转速、磁场量等等

8.设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统答液位控制系统原理如图所示，霍尔元件固定不动，磁铁与探测杆固定在一起，连接到装液体的容器旁边，通过管道与内部连接当液位达到控制位置时霍尔元件输出控制信号，通过处理电路和电磁阀来控制液压阀门的开启和关闭，如液位低于控制位置时开启阀门，超过控制位置时则关闭阀门。