实验报告--集成霍尔传感器的特性测量与应用.docx
上传者：mazhuangzi1
2022-07-01 10:27:06上传
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实验报告
姓名：张伟楠 班级：F0703028 学号：5070309108 实验成绩：
同组姓名：马文琪 实验日期：08.03.31 指导教师： 批阅日期:
集成霍尔传感器的特征测量与应用
【实验目的】
1 • 了解霍耳效应原理和集成霍耳传感器的工作原理。
通过测虽螺线管励磁电流与集成霍耳传感器输出电压的关系，证明霍耳电势左与磁感应强度成正比。
用通电螺线管中心点处磁感应强度的理论计算值校准集成霍耳传感器的灵敏度。
测虽螺线管内磁感应强度沿螺线管中轴线的分布，并与相应的理论曲线比较。
【实验原理】
1、霍耳效应
将一导电体（金屈或半导体）薄片放在磁场中，并使薄片平面亚］1于磁场方向。当薄片纵向端而有 电流I流过时，在与电流I和磁场B亚］1的薄片横向端而a、b间就会产生一电势筮，这种现象称为霍耳效 应（Hall effect）,所产生的电势筮叫做霍耳电势差或霍耳电压，用Uh表示。
霍耳效应是山运动电荷（载流子）在磁场中受到洛伦兹力的作用引起的。洛伦兹力使载流子发生偏 转，在薄片横向端而上聚积电荷形成不断增大的横向电场（称为霍耳电场），从而使载流子又受到一个与 洛伦兹力反向的电场力，直到两力相等，载流子不再发生偏转，在a、b间形成一个稳定的霍耳电场。这时， 两横向端而a、b间的霍耳电压就达到一个稳定值。端而a、b间霍耳电压的符合与载流子电荷的正负有关。 因此，通过测昱霍耳电压的正负，即可判断半导体材料的导电类型。
实验表明，在外磁场不太强时，霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比，与薄片厚度成反比，即
式中比例系数人妞和© =分别为霍耳系数和霍耳元件的灵敏度。用霍耳效应测戢磁场是在霍
耳元件的灵敏度和工作电流已知的情况下，通过测竝霍耳电压，再山公式（1）求出磁感应强度。
2、集成霍耳传感器
SS495A型集成霍耳传感器（线性测星范I制0・67mT,灵敏度31.25V/T）山霍耳元件、放大器和薄膜
电阻剩余电压补偿器组成。测虽时输出信号大，不必考虑剩余电压的影响。工作电压Vs = 5V,在磁感应强 度为寥时，输出电压为S = 。它的输出电压U与磁感应强度B成线性关系。该关系可用下式表示
B = （U-U.yK ⑵
式中U为集成霍耳传感器输出电压，K为该传感器的灵敏度。
3、螺线管内磁场分布
单层螺线管内啟感应强度沿螺线管中轴线的分布可山下式计算
別＞）=^0 -2』一幺 Q + 2" +— ]
L 2[D2+（Z + 2x）2]1/2 2[D2+（£-2x）2]V2
=C叽
（3）
式中N为线圈匝数，L为螺线管长度，Im为励磁电流，D为线圈直径，X为以螺线管中心
作为坐标原点时的位置，门° = 47rX1° 7亨/米为真空磁导率。
实验中所用的螺线管是山10层绕线组成。根据每层绕线的实际位置，用公式（3）可以计算每层绕线的B （Q值，将10层绕线的B（x）值求和，即可得到螺线管内的磁场分仏书中表1给出了励磁电流①=°-U （100mA）时螺线管内磁感应强度的理论计算值。山它可以容易得到不通励啟电流时螺线管内啟感应强度 的理论计算值。（对于同一点X来说，C（X）足相同的，也就是说B=CI^，即B和』加成正比关系， 即螺线管内任总一固定点的磁场的理论计算值和励磁电流成正比关系）。
表1 .励
姓名：张伟楠 班级：F0703028 学号：5070309108 实验成绩：
同组姓名：马文琪 实验日期：08.03.31 指导教师： 批阅日期:
集成霍尔传感器的特征测量与应用
【实验目的】
1 • 了解霍耳效应原理和集成霍耳传感器的工作原理。
通过测虽螺线管励磁电流与集成霍耳传感器输出电压的关系，证明霍耳电势左与磁感应强度成正比。
用通电螺线管中心点处磁感应强度的理论计算值校准集成霍耳传感器的灵敏度。
测虽螺线管内磁感应强度沿螺线管中轴线的分布，并与相应的理论曲线比较。
【实验原理】
1、霍耳效应
将一导电体（金屈或半导体）薄片放在磁场中，并使薄片平面亚］1于磁场方向。当薄片纵向端而有 电流I流过时，在与电流I和磁场B亚］1的薄片横向端而a、b间就会产生一电势筮，这种现象称为霍耳效 应（Hall effect）,所产生的电势筮叫做霍耳电势差或霍耳电压，用Uh表示。
霍耳效应是山运动电荷（载流子）在磁场中受到洛伦兹力的作用引起的。洛伦兹力使载流子发生偏 转，在薄片横向端而上聚积电荷形成不断增大的横向电场（称为霍耳电场），从而使载流子又受到一个与 洛伦兹力反向的电场力，直到两力相等，载流子不再发生偏转，在a、b间形成一个稳定的霍耳电场。这时， 两横向端而a、b间的霍耳电压就达到一个稳定值。端而a、b间霍耳电压的符合与载流子电荷的正负有关。 因此，通过测昱霍耳电压的正负，即可判断半导体材料的导电类型。
实验表明，在外磁场不太强时，霍耳电压与工作电流和磁感应强度成正比，与薄片厚度成反比，即
式中比例系数人妞和© =分别为霍耳系数和霍耳元件的灵敏度。用霍耳效应测戢磁场是在霍
耳元件的灵敏度和工作电流已知的情况下，通过测竝霍耳电压，再山公式（1）求出磁感应强度。
2、集成霍耳传感器
SS495A型集成霍耳传感器（线性测星范I制0・67mT,灵敏度31.25V/T）山霍耳元件、放大器和薄膜
电阻剩余电压补偿器组成。测虽时输出信号大，不必考虑剩余电压的影响。工作电压Vs = 5V,在磁感应强 度为寥时，输出电压为S = 。它的输出电压U与磁感应强度B成线性关系。该关系可用下式表示
B = （U-U.yK ⑵
式中U为集成霍耳传感器输出电压，K为该传感器的灵敏度。
3、螺线管内磁场分布
单层螺线管内啟感应强度沿螺线管中轴线的分布可山下式计算
別＞）=^0 -2』一幺 Q + 2" +— ]
L 2[D2+（Z + 2x）2]1/2 2[D2+（£-2x）2]V2
=C叽
（3）
式中N为线圈匝数，L为螺线管长度，Im为励磁电流，D为线圈直径，X为以螺线管中心
作为坐标原点时的位置，门° = 47rX1° 7亨/米为真空磁导率。
实验中所用的螺线管是山10层绕线组成。根据每层绕线的实际位置，用公式（3）可以计算每层绕线的B （Q值，将10层绕线的B（x）值求和，即可得到螺线管内的磁场分仏书中表1给出了励磁电流①=°-U （100mA）时螺线管内磁感应强度的理论计算值。山它可以容易得到不通励啟电流时螺线管内啟感应强度 的理论计算值。（对于同一点X来说，C（X）足相同的，也就是说B=CI^，即B和』加成正比关系， 即螺线管内任总一固定点的磁场的理论计算值和励磁电流成正比关系）。
表1 .励
实验报告--集成霍尔传感器的特性测量与应用
