令RH为霍尔常数,有
RH=-1/ne
定义霍尔元件的灵敏度为
KH=RH/d
设N型半导体的电阻率为ρ,ρ=-1/(μen),μ(μ=/E)为电子迁移率,于是霍尔常数用电阻率表示为RH=ρμ。
通过 KH=RH/d可以分析出,霍尔元件灵敏度KH与半导体薄片厚度d成反比关系,所以霍尔元件一般都制作的比较薄,一般在1微米左右,也正是因为这个原因,它的击穿电压都会比较低。RH是由霍尔元件材料的性质所决定的一个常数,并非所有的材料全能制成霍尔元件的,尽管大多数材料在相应条件下也可以满足霍尔效应。金属物体中有着非常多的电子,不过由于它的电阻率太小,无法产生足够大的电势;绝缘材料电阻率ρ非常高,但是电子迁移率μ很小;只有半导体材料的载流子浓度n和电子迁移率μ适中,很适合做霍尔元件。又因为N型半导体中多数载流子为电子,于是它成为了最佳选择。
1.3本设计中霍尔传感器模块介绍
在充分了解了霍尔效应以后,根据它的原理人们研制出了霍尔传感器。本设计中我采用的霍尔传感器模块内部电路图如1.2所示
1.2 霍尔传感器模块电路图
⑴模块说明:
1 尺寸:2.7 cm*1.4mm;
2 主要芯片:LM393,3144 霍尔传感器;
3 工作电压:直流5 伏;
⑵ 模块接口说明(4线制);
1 VCC 外接5V 电压;
2 GND 外接GND;
3 DO 小板数字量开关量输出接口(0 和1);
⑶模块特点:
1 具有电源指示灯和信号输出指示。
2 单路信号输出。
3 根据是否被触发,输出相应的高低电平。
4 灵敏度可调(精调)。
5 一旦感应到磁场,就立即输出。
6 根据磁场的有无,输出相应高低电平给负载
7 适合测量电机的速度和转子位置。
设计中,在直流无刷电机转轴上固定一个小磁铁,使其能够跟随电机轴同速转动,将霍尔元件部分以正确方向靠近电机小磁铁,电机转动时,霍尔模块3脚可以感测到磁铁经过的信号,输出高低电平的开关信号,同时霍尔模块1脚接3.3V电压,2脚接地,3脚将感测到的开关信号传递给单片机P1.3脚,进行捕获,单片机捕获的两个相邻的时间点的时间间隔就可得出电机的转速。
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