集成霍爾傳感器的特征測量與應(yīng)用預(yù)習(xí)報告

1、實 驗 預(yù) 習(xí)班級： F0703028實驗日期：08.06.02： 同組學(xué)號： 5070309025實驗成績：指導(dǎo)教師：批閱日期：集成霍爾傳感器的特征測量與應(yīng)用【原理簡述（原理圖、主要公式）】效應(yīng)將一導(dǎo)電體（金屬或半導(dǎo)體）薄片放在磁場中，并使薄片平面垂直于磁場方向。當(dāng)薄片縱向端面有電流 I 流過時，在與電流 I 和磁場B 垂直的薄片橫向端面 a、b 間就會產(chǎn)生一電勢差，這種現(xiàn)象稱為效應(yīng)（Hall effect），所產(chǎn)生的電勢差叫做電勢差或電壓，用 UH 表示。效應(yīng)是由運(yùn)動電荷（載流子）在磁場中受到力的作用引起的。力使載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在薄片橫向端面上聚積電荷形成不斷增大的橫向電場（稱為電場），從

2、而使載流子又受到一個與力反向的電場力，直到兩力相等，載流子不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在 a、b 間形成一個穩(wěn)定的電場。這時，兩橫向端面 a、b 間的電壓就達(dá)到一個穩(wěn)定值。端面 a、b 間電壓的符合與載流子電荷的正負(fù)有關(guān)。因此，通過測量電壓的正負(fù)，即可判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型。實驗表明，在外磁場不太強(qiáng)時，電壓與工作電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，與薄片厚度成反比，即( 1)式中比例系數(shù)和分別為系數(shù)和元件的靈敏度。用效應(yīng)測量磁場是在元件的靈敏度和工作電流已知的情況下，通過測量電壓，再由公式（1）求出磁感應(yīng)強(qiáng)度。集成傳感器SS495A 型集成傳感器（線性測量范圍 0-67mT，靈敏度 31.25V/T）由元件、放大器和

3、薄膜電阻剩余電壓補(bǔ)償器組成。測量時輸出信號大，不必考慮剩余電壓的影響。工作電壓 Vs5V，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時，輸出電壓為。它的輸出電壓 U 與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 成線性關(guān)系。該關(guān)系可用下式表示（2）式中 U 為集成傳感器輸出電壓，K 為該傳感器的靈敏度。螺線管內(nèi)磁場分布單層螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度沿螺線管中軸線的分布可由下式計算（3）式中 N 為線圈匝數(shù)，L 為螺線管長度，Im 為勵磁電流，D 為線圈直徑，x 為以螺線管中心作為坐標(biāo)原點時的位置，亨/米為真空磁導(dǎo)率。實驗中所用的螺線管是由 10 層繞線組成。根據(jù)每層繞線的實際位置，用公式（3）可以計算每層繞線的 B（x）值，將 10 層繞線的 B（x）值

4、求和，即到螺線管內(nèi)的磁場分布。書中表 1 給出了勵磁電流（100mA）時螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理論計算值。由它可以容易得到不通勵磁電流時螺線管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的理論計算值。（對于同一點 x 來說，C（x）是相同的，也就是說, 即B 和成正比關(guān)系，即螺線管內(nèi)任意一固定點的磁場的理論計算值和勵磁電流成正比關(guān)系）?！驹紨?shù)據(jù)表】集成傳感器靈敏度 K 隨工作電壓 Vs 變化的測量；123456789/測量范圍 2.510V測量間隔：0.5V將傳感器置于螺線管內(nèi)中心點，當(dāng)螺線管通過勵磁電流 IM 時，在 0 至 500mA 電流輸出范圍內(nèi)，每隔 50mA 測量集成傳感器的輸出電壓 U，UIM 關(guān)系數(shù)據(jù)；測量范圍 0500mA測量間隔：50mA在勵磁電流為mA 時的傳感器在管內(nèi)不同位置處的電壓 U；123456789xU1