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海洋狂吻 發表于 2014-4-3 11:20

霍爾效應簡介及其應用

[color=#000][font=sans-serif]霍爾效應是磁電效應的一種,這一現象是美國物理學家霍爾于1879年在研究金屬的導電機構時發現的。當電流垂直于外磁場通過導體時,在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現電勢差,這一現象便是霍爾效應。這個電勢差也被叫做霍爾電勢差。[/font][/color]
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  霍爾效應的本質[/font][/color]
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  固體材料中的載流子在外加磁場中運動時,因為受到洛侖茲力的作用而使軌跡發生偏移,并在材料兩側產生電荷積累,形成垂直于電流方向的電場,最終使載流子受到的洛侖茲力與電場斥力相平衡,從而在兩側建立起一個穩定的電勢差即霍爾電壓。正交電場和電流強度與磁場強度的乘積之比就是霍爾系數。平行電場和電流強度之比就是電阻率。大量的研究揭示:參加材料導電過程的不僅有帶負電的電子,還有帶正電的空穴。[/font][/color]
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  霍爾效應的應用[/font][/color]
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  霍爾效應在應用技術中特別重要。霍爾發現,如果對位于磁場(B)中的導體(d)施加一個電壓(Iv),該磁場的方向垂直于所施加電壓的方向,那么則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產生另一個電壓(UH),人們將這個電壓叫做霍爾電壓,產生這種現象被稱為霍爾效應。好比一條路, 本來大家是均勻的分布在路面上, 往前移動. 當有磁場時, 大家可能會被推到靠路的右邊行走. 故路 (導體) 的兩側, 就會產生電壓差. 這個就叫“霍爾效應”。根據霍爾效應做成的霍爾器件,就是以磁場為工作媒體,將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出,使之具備傳感和開關的功能。   [/font][/color]
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  訖今為止,已在現代汽車上廣泛應用的霍爾器件有:在分電器上作信號傳感器、ABS系統中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度傳感器、各種開關,等等。   [/font][/color]
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  例如汽車點火系統,設計者將霍爾傳感器放在分電器內取代機械斷電器,用作點火脈沖發生器。這種霍爾式點火脈沖發生器隨著轉速變化的磁場在帶電的半導體層內產生脈沖電壓,控制電控單元(ECU)的初級電流。相對于機械斷電器而言,霍爾式點火脈沖發生器無磨損免維護,能夠適應惡劣的工作環境,還能精確地控制點火正時,能夠較大幅度提高發動機的性能,具有明顯的優勢。   [/font][/color]
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  用作汽車開關電路上的功率霍爾電路,具有抑制電磁干擾的作用。許多人都知道,轎車的自動化程度越高,微電子電路越多,就越怕電磁干擾。而在汽車上有許多燈具和電器件,尤其是功率較大的前照燈、空調電機和雨刮器電機在開關時會產生浪涌電流,使機械式開關觸點產生電弧,產生較大的電磁干擾信號。采用功率霍爾開關電路可以減小這些現象。   [/font][/color]
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  霍爾器件通過檢測磁場變化,轉變為電信號輸出,可用于監視和測量汽車各部件運行參數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,并可將這些變量進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。霍爾器件輸出量直接與電控單元接口,可實現自動檢測。目前的霍爾器件都可承受一定的振動,可在零下40攝氏度到零上150攝氏度范圍內工作,全部密封不受水油污染,完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。[/font][/color]

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