霍尔元件零位误差

零输入条件与零位误差

霍尔元件的理想输出正比于控制电流与磁感应强度的乘积。当控制电流为零，或磁感应强度为零时，理想霍尔电势应为零。实际元件在这类零输入条件下仍可能有电势输出，这类输出统称为零位误差。

零位误差的四种来源为：不等位电势、寄生直流电势、感应电势和自激电势。它们各自的出现条件不同，本节重点讨论不等位电势及其对应的不等位电阻。

不等位电势的定义

不等位电势 $U_0$ 指控制电流为额定值、磁感应强度为零时，测得的空载霍尔电势。

这里“额定值”是对控制电流取值条件的规定；“空载”指霍尔电极外接测量回路不取电流或取流可忽略；“磁感应强度为零”是排除正常霍尔效应贡献的必要条件。因此 $U_0$ 是在无磁场时单纯由元件几何与电极位置不对称造成的零位输出。

不等位电势的成因

霍尔元件通以控制电流后，片内形成电流场。在垂直于电流方向的横截面上，存在一系列等位面。理想情况下，两个霍尔电极应安装在同一个等位面上，使两电极间电位差为零。

若两个霍尔电极在制作或安装时不在同一电位面，则即使没有磁场，两电极之间也会出现电位差，形成不等位电势。其根源是电极位置相对电流场等位面的不对称，而不是磁场作用。

不等位电阻

不等位电阻是零磁场、给定激励下偏置电压与控制电流的比值：

$r_0=U_0\mathrm{/}I$

其中 $U_0$ 为不等位电势，单位为伏特（V）；$I$ 为控制电流，单位为安培（A）；$r_0$ 为不等位电阻，单位为欧姆（Ω）。

该式说明：在零磁场条件下，不等位电势与不等位电阻通过控制电流直接联系。不等位电阻越大，在相同控制电流下产生的不等位电势越大。

条件与适用范围

不等位电势的测量条件必须同时满足：控制电流为额定值、磁感应强度为零、输出端空载。若磁场不为零，测得的输出中还包含正常霍尔电势，不能直接当作不等位电势。若输出端接有负载并取用电流，电极间电位分布会改变，空载条件不再成立。

不等位电阻是偏置输出相对于激励电流的等效参数，不是用欧姆表测得的两输出电极间电阻，而不是霍尔元件对磁场的敏感参数。

交流激励下非欧姆接触整流和焊点温差可产生寄生直流电势；变化磁场在输出引线围成的回路中产生感应电势；控制电流的自场与输入引线布局不对称可产生自激场零电势。各项不能仅凭一次零磁场读数分离。