【導(dǎo)讀】隨著支持技術(shù)的增強(qiáng)，使用霍爾效應(yīng)傳感或磁場(chǎng)傳感技術(shù)的應(yīng)用目前已變得有效。本技術(shù)文檔介紹了霍爾效應(yīng)技術(shù)，并對(duì)應(yīng)用進(jìn)行了回顧，特別是區(qū)分霍爾傳感器 IC 的主要類(lèi)型以及它們可以支持的各種傳感行為。此外，它還探討了一些使能技術(shù)，例如信號(hào)處理方面的進(jìn)步，這些技術(shù)使該技術(shù)比早期更加強(qiáng)大。這使得非接觸式霍爾應(yīng)用的極高可靠性?xún)?yōu)勢(shì)能夠在比以往更廣泛的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。
隨著支持技術(shù)的增強(qiáng)，使用霍爾效應(yīng)傳感或磁場(chǎng)傳感技術(shù)的應(yīng)用目前已變得有效。本技術(shù)文檔介紹了霍爾效應(yīng)技術(shù)，并對(duì)應(yīng)用進(jìn)行了回顧，特別是區(qū)分霍爾傳感器 IC 的主要類(lèi)型以及它們可以支持的各種傳感行為。此外，它還探討了一些使能技術(shù)，例如信號(hào)處理方面的進(jìn)步，這些技術(shù)使該技術(shù)比早期更加強(qiáng)大。這使得非接觸式霍爾應(yīng)用的極高可靠性?xún)?yōu)勢(shì)能夠在比以往更廣泛的范圍內(nèi)得到應(yīng)用。
除了支持技術(shù)的改進(jìn)之外，霍爾效應(yīng)器件本身也取得了進(jìn)步，有助于完整解決方案的設(shè)計(jì)。這些進(jìn)步包括功耗和空間的減少，以及診斷和保護(hù)功能的集成，使霍爾傳感器 IC 能夠提供先進(jìn)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)功能，這些功能在小型化便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車(chē)和其他不斷發(fā)展的行業(yè)中的需求越來(lái)越大。
介紹
憑借用于位置傳感和液位傳感的多種解決方案，設(shè)計(jì)人員可以選擇的技術(shù)和封裝來(lái)滿(mǎn)足其商業(yè)和工程目標(biāo)。在這些解決方案中，霍爾效應(yīng)技術(shù)及其非接觸式磁傳感應(yīng)用提供了卓越的價(jià)值和可靠性。本應(yīng)用說(shuō)明探討了霍爾效應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及這些設(shè)備的發(fā)展如何增強(qiáng)位置和液位傳感結(jié)果。
霍爾效應(yīng)的好處
感測(cè)位置和水平的方法幾乎與需要這些功能的應(yīng)用一樣多。電感式、電容式、機(jī)械式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式和光學(xué)式等等都是可行的傳感選項(xiàng)，而且這個(gè)列表還在不斷擴(kuò)大。然而，對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，始終存在需要解決的相同關(guān)鍵要素，并且不可避免地將應(yīng)用要求與適當(dāng)?shù)膫鞲屑夹g(shù)相匹配。
關(guān)鍵要求，例如：成本、行程距離（有效工作氣隙）、分辨率、精度以及通常的成本，都需要確定，以有效且高效地選擇合適的傳感技術(shù)。當(dāng)然，為每個(gè)元素構(gòu)建答案并不總是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。不過(guò)，在這里，霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)的靈活性是有優(yōu)勢(shì)的。高可靠性、小尺寸、可行的生產(chǎn)成本、寬工作電壓范圍、多種輸出選項(xiàng)以及易于實(shí)施，使得霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)能夠服務(wù)于大多數(shù)市場(chǎng)的應(yīng)用。
霍爾技術(shù)概述
首先，簡(jiǎn)要介紹霍爾效應(yīng)技術(shù)的工作原理。簡(jiǎn)而言之，霍爾效應(yīng)以埃德溫·霍爾爵士 (Sir Edwin Hall) 的名字命名，于 1879 年發(fā)現(xiàn)，是指當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)電材料（例如硅 (Si) 或砷化鎵 (GaAs)）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生可測(cè)量的電壓。導(dǎo)體受磁場(chǎng)影響（見(jiàn)圖 1）。這種由磁場(chǎng)產(chǎn)生的橫向力稱(chēng)為洛倫茲力。因此，霍爾效應(yīng)器件需要磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)該器件。
圖 1 在霍爾效應(yīng)中，垂直于電流流動(dòng)的磁通量會(huì)產(chǎn)生可測(cè)量的電壓。
盡管霍爾效應(yīng)技術(shù)如今已相當(dāng)普遍，但直到 20 世紀(jì) 80 年代才真正開(kāi)始獲得大眾接受。這是因?yàn)榛魻栐啥说碾妷汉苄?，很容易受到溫度和封裝應(yīng)力等外力的影響。如圖 2 所示，較新的器件除了采用片上偏移消除技術(shù)之外，還結(jié)合了信號(hào)放大能力方面的進(jìn)步，即使在極端環(huán)境條件下也可以采用霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)。例如汽車(chē)引擎蓋下的應(yīng)用。此外，霍爾效應(yīng) IC 的“非接觸”操作為用戶(hù)提供了近乎無(wú)限的驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)壽命。
圖 2 現(xiàn)代霍爾效應(yīng)傳感器 IC 集成了信號(hào)調(diào)節(jié)和放大技術(shù)來(lái)制造實(shí)用的設(shè)備。
霍爾設(shè)備選項(xiàng)
通過(guò)進(jìn)一步研究位置或液位傳感應(yīng)用需要考慮的元件，霍爾效應(yīng) IC 為設(shè)計(jì)人員提供了多種功能和變化，包括數(shù)字或模擬輸出。前一個(gè)選項(xiàng)適合感測(cè)離散位置，而后者為用戶(hù)提供相對(duì)無(wú)限數(shù)量的位置以獲得更高的分辨率。需要離散位置或液位感測(cè)的應(yīng)用示例包括：汽車(chē)換檔選擇器、安全帶帶扣開(kāi)關(guān)、座椅位置傳感器、蜂窩翻蓋電話(huà)、無(wú)刷直流電機(jī)換向、擋風(fēng)玻璃刮水器儲(chǔ)液罐和油箱等。由于其高可靠性，霍爾效應(yīng)技術(shù)在這些應(yīng)用中被用來(lái)取代磁簧開(kāi)關(guān)和機(jī)械開(kāi)關(guān)。
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