霍尔元件主要特性参数详解

1.输入电阻R_i和输出电阻R_o

定义霍尔元件激励电极之间的直流电阻称为输入电阻R_i，数值从几欧到几百欧，霍尔电极之间的直流电阻称为输出电阻R_o。霍尔电极输出电动势对电路外部来说相当于一个电压源，其电源内阻即为输出电阻。以上电阻值是在磁感应强度为零，且环境温度在20℃±5℃时所确定的。

2.额定激励电流I _N 和最大允许激励电流I_max

霍尔元件在空气中产生的温升为10℃时，所对应的激励电流称为额定激励电流I_N。以元件允许的最大温升为限制，所对应的激励电流称为最大允许激励电流I_max。

因霍尔电动势随激励电流增加而线性增加，所以使用中希望选用尽可能大的激励电流，因而需要知道元件的最大允许激励电流。当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激励电流称为额定激励电流。以元件允许最大温升为限制所对应的激励电流称为最大允许激励电流。但激励电流增大，霍尔元件的功耗增大，元件的温度升高，从而引起霍尔电动势的温漂增大，因此每种型号的元件均规定了相应的最大激励电流，它的数值从几毫安至十几毫安。激励电流2mA、80mA的数值较为妥当。改善霍尔元件的散热条件，可以使激励电流增加。

3.不等位电动势和不等位电阻

当霍尔元件的激励电流为额定值I_N时，若元件所处位置的磁感应强度为零，则它的霍尔电动势应该为零，但实际不为零，这时测得的空载霍尔电动势称为不等位电动势，如图6-8所示。

产生这一现象的原因有：

1）霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上。

2）半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或几何尺寸不均匀。

3）激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。

4）由安装基片的厚度和宽度不一致、霍尔电极与基片的接触不良（部分接触）等原因，即使霍尔电极的装配绝对对称，也会产生不等位电动势。

不等位电动势也可用不等位电阻表示，即

式中 U₀——不等位电动势；

r₀——不等位电阻；

I——激励电流。

由式可以看出，不等位电动势就是激励电流流经不等位电阻r₀所产生的电压，如图6-8所示。

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图6-8 不等位电动势示意图

4.交流不等位电动势与寄生直流电动势

在不加外磁场，外加磁场为零的情况下，霍尔元件使用交流激励时，霍尔电极间的开路交流电动势称为交流不等位电动势。在此情况下输出的直流电动势称为寄生直流电动势。寄生直流电动势一般在1mV以下，它是影响霍尔片温漂的原因之一。

1）交流不等位电动势产生的原因有：

①激励电极与霍尔电极接触不良，形成非欧姆接触，造成整流效果。

②两个霍尔电极大小不对称，则两个电极点的热容不同，散热状态不同而形成极间温差电动势。

2）产生交流不等位电动势的原因与不等位电动势相同，而寄生直流电动势的产生则是由于：

①霍尔电极与基片间的非完全欧姆接触而产生的整流效应，使激励电流中包含有直流分量，通过霍尔元件的不等位电动势的作用反映出来。一般情况下，不等位电动势越小，寄生直流电动势也越小。

②当两个霍尔电极的焊点大小不同时，由于它们的热容量、热耗散等情况的不同，引起两电极温度不同而产生温差电动势，也是寄生直流电动势的一部分。

寄生直流电动势可用图6-9所示电路测量。经变压器减压后的交流电源供给霍尔元件的激励电流，直流电位差计UJ-30的显示灵敏度应大于10^-7V。

5.霍尔电动势温度系数α

在一定磁感应强度和激励电流下，温度每变化1℃时，霍尔电动势变化的百分率，称为霍尔电动势温度系数α。它同时也是霍尔系数的温度系数。它与霍尔元件的材料有关。

6.霍尔灵敏系数K_H

在单位控制电流和单位磁感应强度作用下，霍尔元件输出端的开路电压，称为霍尔灵敏系数K_H，霍尔灵敏系数K_H的单位为V/（A·T）。

图6-9 测量寄生直流电动势的电路图

7.电阻温度系数β

电阻温度系数β为温度每变化1℃霍尔元件材料的电阻变化率。通常用百分比表示。