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如下图所示,检测流动电流的方法大致可分为电阻检测型和磁场检测型。电阻检测型将分流电阻引发的电压降转换为电流。安装简单而且价廉物美,操作简单,但缺点是电阻上的功率损耗会产生较大的发热量。磁场检测型<有铁芯>根据电流线中流动的电流测量铁芯中产生磁场的大小,以此来测量电流值。这种方法无需接触,功率损耗较小,但铁芯较大,存在贴装面积大的课题。<无铁芯>利用霍尔效应将流动电流周围产生的磁场转换为电压(霍尔电压)进行测量,以此来测量电流值。因为霍尔效应产生的电压较小,所以IC由霍尔元件和放大电路构成。因为需要将电流引入IC内,所以会产生功率损耗。
VH=HIB sinα其中H是整体灵敏度系数,它取决于板材料、温度及其几何形状,α是磁场矢量和霍尔板之间的角度,I是电流密度。另外,整体灵敏度取决于霍尔系数,霍尔系数是每单位电流密度每单位磁场强度的横向电势梯度。因此,霍尔系数给出为:H = 1/Ncq、其中c是光速,N是每单位体积的电子数。霍尔效应传感器如果传感器使用霍尔效应来感知磁场的存在,这种传感器称为霍尔效应传感器。磁传感器的基本元件是霍尔元件,这些传感器通常封装在一个四端子外壳中,其中两个端子是控制端子,另外两个是差分输出端子。
霍尔效应的本质是:固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大量的研究揭示:参加材料导电过程的不带负电的电子,还有带正电的空穴。