本應(yīng)用筆記介紹了有關(guān)霍爾效應(yīng)傳感器的一些基本信息。它還介紹了磁性基礎(chǔ)知識(shí)以及可編程傳感器和傳感器接口的附加值。
    本應(yīng)用筆記介紹了有關(guān)霍爾效應(yīng)傳感器的一些基本信息。它還介紹了磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)以及可編程傳感器和傳感器接口的附加值。
    固態(tài)開關(guān)已經(jīng)面世多年。在各種應(yīng)用中，霍爾效應(yīng)傳感器（霍爾 IC）已經(jīng)完全取代了機(jī)械接觸開關(guān)。20 世紀(jì) 80 年代中期，霍爾 IC 取代了汽車中的點(diǎn)火點(diǎn)。目前汽車市場(chǎng)每年消耗超過 4000 萬個(gè)霍爾 IC。
    霍爾效應(yīng)
    霍爾效應(yīng)原理以物理學(xué)家埃德溫·霍爾的名字命名。1879年，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)垂直于磁場(chǎng)引入具有單向流動(dòng)電流的導(dǎo)體或半導(dǎo)體時(shí)，可以在與電流路徑成直角的方向上測(cè)量電壓。

    霍爾效應(yīng)
    這一發(fā)現(xiàn)初用于化學(xué)樣品的分類。20 世紀(jì) 50 年代，砷化銦半導(dǎo)體化合物的發(fā)展催生了臺(tái)有用的霍爾效應(yīng)磁性儀器?；魻栃?yīng)傳感器允許在需要傳感器運(yùn)動(dòng)的情況下測(cè)量直流或靜態(tài)磁場(chǎng)。20 世紀(jì) 60 年代，硅半導(dǎo)體的普及導(dǎo)致了霍爾元件和集成放大器的首次組合。這就產(chǎn)生了現(xiàn)在經(jīng)典的數(shù)字輸出霍爾開關(guān)（右）。
    霍爾傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展見證了從單元件器件到雙正交排列元件的發(fā)展。這樣做是為了限度地減少霍爾電壓端子的偏移。接下來的進(jìn)展帶來了二次四元傳感器。這些使用了以橋式配置正交排列的 4 個(gè)元件。所有這些硅傳感器都是采用雙極結(jié)半導(dǎo)體工藝制造的。改用 CMOS 工藝可以實(shí)現(xiàn)電路放大器部分的斬波穩(wěn)定性。這有助于通過減少運(yùn)算放大器的輸入失調(diào)誤差來減少誤差。非斬波穩(wěn)定電路中的所有誤差都會(huì)導(dǎo)致數(shù)字開關(guān)點(diǎn)誤差或線性輸出傳感器中的偏移和增益誤差。

   

    數(shù)字霍爾效應(yīng)開關(guān)
    當(dāng)前一代 CMOS 霍爾傳感器還包括主動(dòng)切換通過霍爾元件的電流方向的方案。該方案消除了半導(dǎo)體霍爾元件典型的偏移誤差。它還可以主動(dòng)補(bǔ)償溫度和應(yīng)變引起的偏移誤差。有源板開關(guān)和斬波穩(wěn)定性的整體效果使霍爾效應(yīng)傳感器在開關(guān)點(diǎn)漂移或增益和偏移誤差方面得到了一個(gè)數(shù)量級(jí)的改善。
    Melexis 專門使用 CMOS 工藝，以實(shí)現(xiàn)性能和芯片尺寸?；魻栃?yīng)傳感器技術(shù)的發(fā)展主要?dú)w功于將復(fù)雜的信號(hào)調(diào)理電路集成到霍爾 IC 中。近，Melexis 推出了世界上款可編程線性霍爾 IC，讓我們得以一睹未來技術(shù)的風(fēng)采。未來的傳感器將是可編程的并具有集成的微控制器內(nèi)核，以制造出更加“智能”的傳感器。