سنسور جریان هال سنسوری است که معمولا برای اندازه گیری جریان استفاده می شود. از افکت هال برای اندازه گیری جریان استفاده می کند. اثر هال به این معنی است که وقتی هادی از یک میدان مغناطیسی خاص عبور می کند، جریان یک اختلاف ولتاژ در جهت عمود بر جهت میدان مغناطیسی و جریان ایجاد می کند.
برای توضیح دقیق اصل اندازه گیری سنسور جریان هال، می توان آن را از جنبه های زیر توضیح داد: اثر هال، ساختار و اصل کار سنسور جریان هال و ویژگی ها و کاربردهای سنسور.
1. جلوه هال
هنگامی که یک ماده رسانا یا نیمه هادی از یک میدان مغناطیسی عبور می کند، اجزای عمود بر جهت میدان مغناطیسی و جهت جریان باعث جدا شدن بار و در نتیجه اختلاف پتانسیل در هر دو طرف می شود. این پدیده را اثر هال می نامند.
اثر هال به این دلیل رخ می دهد که حامل ها تحت تأثیر نیروی لورنتس قرار می گیرند. نیروی لورنتس به نیرویی اطلاق می شود که جریانی که از میدان مغناطیسی می گذرد تجربه می کند. هنگامی که میدان مغناطیسی و جریان بر یکدیگر عمود باشند، نیروی لورنتس الکترون ها یا سوراخ های داخل هادی را منحرف می کند و اختلاف پتانسیل در دو طرف هادی ایجاد می کند.
2. ساختار سنسور جریان هال
سنسورهای جریان هال معمولاً از سه قسمت تشکیل شده اند: عنصر هال، ساختار مدار مغناطیسی و مدار خروجی.
2.1 عنصر هال: عنصر هال بخش اصلی سنسور است. معمولاً از یک تراشه هال تشکیل شده است. عنصر هال دارای ساختار نیمه هادی ویژه ای است که شامل یک ناحیه انتقال جریان، یک ناحیه عمل Hall و یک منطقه اندازه گیری ولتاژ است. هنگامی که جریانی از سنسور عبور می کند، ناحیه فعال هال تحت تأثیر نیروی لورنتس قرار می گیرد و باعث ایجاد پتانسیل هال می شود.
2.2 ساختار مدار مغناطیسی: ساختار مدار مغناطیسی عمدتاً برای کنترل توزیع میدان مغناطیسی و انتقال آن به عنصر هال استفاده می شود. ساختار مدار مغناطیسی معمولاً از یک هسته آهنی، اجزای تنظیم میدان مغناطیسی و اجزای محافظ میدان مغناطیسی تشکیل شده است. هسته آهنی برای هدایت خطوط میدان مغناطیسی، عنصر تنظیم کننده میدان مغناطیسی برای تنظیم قدرت و جهت میدان مغناطیسی و عنصر محافظ میدان مغناطیسی برای کاهش تداخل میدان های مغناطیسی خارجی استفاده می شود.
2.3 مدار خروجی: مدار خروجی برای اندازه گیری و تقویت پتانسیل هال و تبدیل آن به سیگنال جریان یا ولتاژ استفاده می شود. مدار خروجی معمولاً از یک تقویت کننده عملیاتی، یک مدار فیلتر و یک مدار تقویت کننده تشکیل شده است. از طریق پردازش مدار خروجی، می توان یک سیگنال ولتاژ متناسب با جریان ورودی به دست آورد، در نتیجه اندازه گیری جریان را متوجه شد.
