홀 센서를 이용한 가우스메타 (Gaussmeter using the Hall sensor)
자기장을 검출하는 방법에 따라 검출 센서의 종류는 여러 가지가 있으나 아마도 가장 널리 알려진
센서는 홀 센서일 것이다. 홀 센서의 동작은 반도체(홀 소자)의 전극에 전류를 흐르게 한 후 수직
방향으로 자기장을 인가하면 전류의 방향과 자기장 방향에 수직하게 전위차(electric potential)가
발생한다. 이를 홀 전압(
)이라 하고 다음과 같이 표현된다.
여기서
는 홀 전압
는 비례계수
는 홀 센서에 인가하는 전류
는 외부 Magnetic flux density
홀 기전력이 발생 개념도
만일 인가하는 전류가 정 전류 소스(constant current source)를 이용하여 항상 일정한 전류가 흐르게
한다면 외부 자기장에 비례한 어느 정도 일정한 출력전압을 얻을 수 있을 것이다.
어느 정도 일정한 출력 전압이라고 한 이유는 홀 소자 자체의 비선형성 (non-linear)때문 인데 이러한
비선형성이 존재하여도 홀 소자를 많이 사용하는 이유는 반도체 소자이기 때문에 반복성이 매우 우수
하여 비선형성을 보상하는 회로(대부분이 특허로 보호받고 있슴)를 추가하기만 하면 손쉽게 선형 자기
장검출기를 제작할 수 있기 때문이다.
MagLAB 자기센서에서는 홀 소자를 이용한 가우스 메타의 기본 회로를 공개합니다. 아래의 도면은 홀
센서를 이용한 간단한 가우스 메타의 구성 회로도입니다.
(Constant current source와 비선형 보상회로는 제외된 기본 회로임을 알립니다.)
홀 센서를 이용한 가우스메타의 도면
위의 도면에서 왼쪽의 OP amp. 는 홀 센서에 인가하는 전류를 공급하고, 오른쪽에 있는 OP amp.는
홀 센서에서 발생하는 기전력을 증폭하기 위한 것임.