Sensores De Efecto Hall

 
 

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Sensores de
efecto Hall
17.1 El efecto Hall
 

La figura 17.1muestra una fina lámina de material metálico o semiconductor (elemento
Hall) de espesor d a través de la cual circula una corriente eléctrica I. En ausencia de campo
magnético, la distribución de la corriente es uniforme y no se tiene una diferencial de
potencial en los terminales de salida. En cambio, cuando seencuentra presente un campo
magnético de densidad B, los electrones se ven sometidos a una fuerza de Lorentz
resultando una diferencia de potencial en la salida (tensión Hall, VH), cuyo valor es:
VH  R H  I  B / d

(17.1)


B

I

Figura 17.1. Principio básico del efecto Hall.

donde RH es la constante de Hall, dada por:

RH  

1
1
(semiconductor tipo n) ; R H  (semiconductor tipo p)
ne
pe

(17.2)

Siendo n la densidad de electrones, p la densidad de huecos y e la carga del electrón.
Si en la expresión (17.1) la corriente es constante, la tensión Hall será proporcional a la
densidad del campo. Se tiene así una primera aplicación práctica de estos dispositivos: la
1 
 

INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA 

medida de un campo magnético. Para medir otrasmagnitudes sólo es necesario convertir
dicha magnitud en un campo magnético. Esto puede realizarse a partir de una corriente
eléctrica o bien empleando un imán permanente.
En la fabricación de elementos Hall se emplean materiales semiconductores como el
arseniuro de indio (InAs), siendo este el material más adecuando.
Los dispositivos basados en el efecto Hall tienen unas buenas características:







Son dispositivos de estado sólido.
Larga vida de funcionamiento.
Frecuencia de funcionamiento relativamente alta (hasta 100 kHz o más).
No tienen partes móviles.
Compatibilidad con otros circuitos electrónicos.
Margen de temperatura amplio.
Buena repetibilidad.

Atendiendo al tipo de salida, los sensores Hall pueden ser:



Sensores Hall de salida lineal oanalógicos.
Sensores Hall de salida digital.

17.2 Sensores Hall de salida lineal
 

La tensión de salida del elemento Hall requiere un acondicionamiento que consiste
básicamente en una etapa de amplificación diferencial, dado que la tensión Hall es de muy
bajo nivel (≈30 µV/G), y una compensación de temperatura. También suelen integrar un
regulador de tensión. A la salida del amplificadordiferencial se añade un transistor en
emisor abierto, colector abierto o push-pull para permitir una mejor interfaz con otros
dispositivos.
Vcc
3
Elemento Hall
Amplificador
diferencial

Regulador

Región
sensible

1
Salida

+

123

2
GND

Figura 17.2. Estructura básica de un sensor lineal. 

2 
 

 

SENSORES DE EFECTO HALL 

En el amplificador diferencial se incorporauna tensión de polarización, de forma que con
un campo magnético nulo se tenga en la salida una tensión positiva. Esta tensión se
conoce, dependiendo del fabricante, como null offset o quiescent output voltaje.
La figura 17.3 muestra las características de transferencia de un sensor Hall lineal. Además
del null offset, sobre dichas características se definen otros dos parámetros:

Sensibilidad (mV/G). Es la pendiente de la característica de transferencia.
Alcance (span). Define el margen de salida del sensor, es decir: Vo@Bmáx – Vo@Bmín

Tensión de
salida (V)

10,0

Vcc = 10V

7,5

Vcc = 8V

5,0

Vcc= 5 V

2,5

Cam po
m agnético (G)
0

Bmin

 

Bmax

Figura 17.3. Características de transferencia de un sensor Hall lineal. 

Circuitos de interfazLa salida típica de estos sensores suele ser una configuración en emisor abierto. El
transistor de salida suministra una corriente a la carga de forma que la tensión de salida, Vo
es proporcional al campo magnético que se tiene en la superficie sensible del sensor.
VC C

+
RL

VO

Figura 17.4. Etapa de salida de un sensor Hall analógico.

Los sensores Hall pueden conectarse con...