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霍尔效应的原理及应用
霍尔效应——当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断。
在半导体上外加与电流方向垂直的磁场，会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集，在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场，电场力与洛伦兹力产生平衡之后，不再聚集，此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力，使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移，这个现象称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。
霍尔效应的应用
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。 霍尔效应是磁电效应的一种，通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
1.霍尔开关
霍尔开关传感器以其简单有效的原理，在众多领域中扮演着重要角色。当电流通过导体时，垂直方向的磁场会引起电子的偏转，从而在导体两侧产生电压差。这个现象被用来检测磁场的存在，实现开关功能。由于霍尔开关传感器输出为简单的1位数字信号，芯片结构相对简单，因此在成本效益方面具有优势。
2.线性霍尔传感器
线性霍尔传感器是一类重要的磁场测量工具，能够精确测量磁场大小和方向，满足实时监测和控制的需求。与霍尔开关不同，线性霍尔传感器不仅可以检测磁场的存在，还能够实时捕捉磁场的细微变化。
UGN350lT是一种目前较常用的三端型线性霍尔元件。它由稳压器、霍尔发生器和放大器组成。用UGN350lT可以十分方便地组成一台高斯计。其使用十分简单，先使B=0,记下表的示值VOH,再将探头端面贴在被测对象上，记下新的示值VOH1.ΔVOH=VOH1-VOH,如果ΔVOH>0,说明探头端面测得的是N极；反之为S极。UGN3501T的灵敏度为7V/T,由此即可测出相应的被测磁感应强度B.如果采用数字电压表（DVM），可得图1所示的线性高斯计。运放采用高精度运放CA3130.该电路的具体调零方式为：开启电源后，令B=0,调节W1使DVM的示值为零，然后用一块标准的钕铝硼磁钢（B=0.1T）贴在探头端面上，调节W2使DVM的示值为1V即可。本高斯计检测时示值如果为-200mV,则探头端面检测的是S极，磁场强度为0.02T.本高斯计也可用来测量交变的磁场，不过DVM应改为交流电压表。显然使用图1的电路可以很方便地扩展普通数字万用表的功能。
3.电流传感器
通过测量霍尔电压，可以间接测量电流的大小。电流传感器也称磁传感器，能检测感受到的信息，按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
这种基于霍尔效应的电流传感器具有高精度、高灵敏度等优点，被广泛应用于电力系统、工业自动化等领域。
4.位置传感器
霍尔效应还可以用于测量物体在磁场中的位置。例如，在电机中，可以通过测量
子上的霍尔电压来判断转子的位置，从而实现电机的闭环控制。
5.2D/3D 线性霍尔传感器
2D/3D霍尔传感器是一类具备测量多个方向上磁场分量能力的传感器。相较于单一方向的霍尔传感器，2D/3D霍尔传感器能够提供更加丰富和全面的磁场信息，使其在复杂应用场景中发挥关键作用。
当考虑霍尔传感器在各种应用中的使用，它的性能、功耗、尺寸、数据输出以及其他许多因素都至关重要。温度敏感性、磁场干扰、位置和方向依赖性等都是霍尔传感器在设计与应用中必须考虑的重要因素，这些传感器的技术特性和挑战在日常使用中都可能成为决策的关键点。
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有关PCB的科普
市场上的PCB板的主要原材料是覆铜板、半固化片、铜箔、油墨（阻焊，字符）。 1.覆铜板覆铜板也叫PCB板基材，是将增强材料浸以树脂，形成半固化片，在一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料成为覆铜板（Copper clad Laminate,CCL）,在多层板应用中又叫做板芯，其制作过程如下图1所示。其实可以这么理解，增强材料相当于钢筋，树脂相当于水泥混凝土，铜箔相当于瓷砖，覆铜板就是楼面。图1在市场上单层PCB板的板材即是单面覆铜板，双层PCB板的板材是双面覆铜板，多层PCB的板材是双面覆铜板（板芯）+半固化片+铜箔。 PCB基材的每个组成成分有很多的种类，所以市场上有很多的基材组合。随着欧盟或地区的限制和无铅焊接工艺的出现，基材的选择也越来越复杂了。当前市场上比较常见PCB基材组成、简称、特性和应用领域如下表1所示： 表1 PCB基材2.半固化片 半固化片简称PP，是在玻纤布浸以树脂胶液，再经过热处理（预烘）使树脂进入B阶段而制成的薄片材料。而压板的工艺原理是利用半固化片从B-stage向C-stage的转换过程，将各线路层黏结成一体。半固化片在这一过程中转换过程的状态变化如下图2所示：图2 半固化片状态转换 A阶段：在室温下能够完全流动的液态树脂，这是玻纤布浸胶时的状态，液态的环氧树脂又称为凡立水（Varnish）。 B阶段：环氧树脂部分交联处于半固化状态，在加热条件下，又能恢复到液体状态。 C阶段：树脂全部交联为C阶段，在加热、加压下会软化，但不能再成为液态，这是多层板压制后半固化片转成的最终状态。 3.铜箔 铜箔的厚度单位是oz（盎司），但oz本身是质量单位。1oz铜厚的定义：将一盎司（28.35克）铜均匀平铺到一平方英尺（929平方厘米）面积上，此时铜箔的厚度就称为1oz铜厚，其厚度正好是1.37mil（约1.4mil）。 （1）如果没有阻抗特性要求，多层板的内层选择0.5oz，外层选择1oz即可； （2）如果有阻抗特性要求则需另行计算，出PCB叠构设计要求； （3）大电流功率板，外层最好选择≥2oz的铜厚。 4.油墨 阻焊油墨：业界称为绿油，是线路做好以后涂在线路上作为保护线路用的，有曝光的曝光绿油，有UV（紫外光）固化的UV绿油。 字符油墨：是线路板上标识元器件位号、板号、板名、生产日期等符号用的，一般是白色的。 其中，绿油的主要成分：环氧变性树脂、热硬化环氧树脂、光起始剂、体质颜料、著色颜料、添加剂、溶剂 5.FR-4介绍 FR-4的定义为阻燃型环氧树脂玻璃纤维布覆铜箔层压板，具备强度高、耐热性好、介电性能好的特点，是当前市场上所有覆铜板品种中用途最广，用量最大的一类，广泛应用于移动电话、计算机、检测设备、电视剧、军用装备、导向系统等，其简图如下图3所示。图3 FR-4简图玻纤布：玻璃纤维布的简称，由数百根直径为0.005-0.015mm的玻璃丝捻成纱，再由经纱和纬纱编织成布，最常见的有106、1080、2116、3313、7628等型号。 环氧树脂：主要是双酚A型环氧树脂。 添加剂：主要包括固化剂、阻燃剂、偶联剂、无机填料。 6.常见的PCB板材 生益：S1141(Tg=140)、S1141 150（Tg=150）、S1190（Tg=170）; 联茂：IT-140G(Tg=140)、IT-155G(Tg=150)、IT-170G(Tg=170) ； 台耀：TU-668（Tg=150）、TU-768（Tg=180）、TU-872 LK（Tg=200） 罗杰斯：RO4003C（Tg=280）、RO4350B（Tg=280）、RT6006、RT6010。
