基于MSP430单片机的磁感应器件应用(2)
1.1传感器介绍
传感器（transducer/sensor）是 能 检 测 周 围 信息的装置，它能够将被检测物体的特征性能等信息，转换成一种便于感知的信息，如电信号或其他形式的信号，以此对被测物体，做出直观的反应。
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器可以比作人类的器官，帮助我们了解周期的信息，然而它又比人的器官要灵敏很多，常常能够准确感测被测物体的信息，同时有很多被测量，仅靠人类的器官是不能感测出来的，为了解决这个问题，就需要传感器。所以可以说，传感器是人类五官的进化，又可称之为电五官。
它有很多优良的特点：体积小巧，功能强大，很强的系统性，高智能性，精准的数字性，可联网性。
现如今，传感器技术已经被广泛应用于农业，工业，医院，航空航天，天气，商业，军队项目，现代化办公设备，自动化生产，只能楼宇和家用电器等领域，由此可见，传感器技术已经成为了构建现代信息系统的不可或缺的一部分。然而，随着科技的发展，传感器的应用领域还在不停的扩大着[3]。
1.2霍尔磁场效应原理
19世纪80年代初期，霍尔第一次注意到了金属中的霍尔效应，但是由于霍尔效应在金属中很微弱，以至于后来没有没有得到广泛的应用。后来由于半导体技术的日趋成熟，有人开始试着用半导体材料制作霍尔元件，经过试验发现其中有很强的霍尔效应，同时半导体材料更加小巧节能，为霍尔元件的集成小型化提供了天然条件。
图1.1 霍尔效应的原理图
霍尔效应的原理如图1.1所示，把长l，宽b，厚度d的导体或半导体薄片平放，在其一端通过大小为I的电流，将磁感强度为B的磁场加在该半导体薄片的垂直方向，此时会产生一个感应电动势，该感应电动势大小与电流I和磁场强度B的乘积成比例，方向与控制电流I和磁场强度B所构成的平面方向垂直。换句话说，放在磁场中的导体或半导体，在与该磁场垂直的方向通电流，会有感生电动势在该导体或半导体的其他两个侧面产生，这就是霍尔效应[5]。
如果该物体是N型半导体，那么自由电子则是它内部的多数载流子，在磁场B中，自由电子在磁场作用下定向移动，同时受到洛伦兹力FL作用
FL=evB
其中，v代表运动速度，e代表电荷的电量。
由于被FL 推动着，电子向导体的同一边运动，这样形成了电荷的聚集。电子的运动使得导体基片一边积累电荷构成电场EH。由此可知电子不仅受到洛伦兹力FL的作用，还受到了霍尔电场力FE的作用。洛伦兹力FL与霍尔电场力FE的方向相反，霍尔电场力FE阻止了电子的偏转，其大小与和霍尔电势UH大小有 FE=eEH=eUH/b
随着时间的推移，直到FE=FL，电荷不在向两边积累，该过程达到一种平衡状态。
此时eEH=evB，于是有
EH=vB
霍尔电势为
UH=vBb
假设通过半导体薄片的电流为I，薄片的横街面积为d×b，电子运动速度为v，载流子浓度为n，则有电流关系式为 I=-nevbd。其中
v=-I/nedb
于是 UH=vBd=-IB/ned=RHIB/d=KHIB
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