霍尔效应传感器的磁路应用

本应用笔记介绍了有关霍尔效应传感器的一些基本信息。它还介绍了磁学基础知识以及可编程传感器和传感器接口的附加值。

固态开关已经面世多年。在各种应用中，霍尔效应传感器（霍尔 IC）已经完全取代了机械接触开关。20 世纪 80 年代中期，霍尔 IC 取代了汽车中的点火点。目前汽车市场每年消耗超过 4000 万个霍尔 IC。

霍尔效应

霍尔效应原理以物理学家埃德温·霍尔的名字命名。1879年，他发现当垂直于磁场引入具有单向流动电流的导体或半导体时，可以在与电流路径成直角的方向上测量电压。

霍尔效应

这一发现初用于化学样品的分类。20 世纪 50 年代，砷化铟半导体化合物的发展催生了台有用的霍尔效应磁性仪器。霍尔效应传感器允许在需要传感器运动的情况下测量直流或静态磁场。20 世纪 60 年代，硅半导体的普及导致了霍尔元件和集成放大器的首次组合。这就产生了现在经典的数字输出霍尔开关（右）。

霍尔传感器技术的不断发展见证了从单元件器件到双正交排列元件的发展。这样做是为了限度地减少霍尔电压端子的偏移。接下来的进展带来了二次四元传感器。这些使用了以桥式配置正交排列的 4 个元件。所有这些硅传感器都是采用双极结半导体工艺制造的。改用 CMOS 工艺可以实现电路放大器部分的斩波稳定性。这有助于通过减少运算放大器的输入失调误差来减少误差。非斩波稳定电路中的所有误差都会导致数字开关点误差或线性输出传感器中的偏移和增益误差。

   
数字霍尔效应开关

当前一代 CMOS 霍尔传感器还包括主动切换通过霍尔元件的电流方向的方案。该方案消除了半导体霍尔元件典型的偏移误差。它还可以主动补偿温度和应变引起的偏移误差。有源板开关和斩波稳定性的整体效果使霍尔效应传感器在开关点漂移或增益和偏移误差方面得到了一个数量级的改善。

Melexis 专门使用 CMOS 工艺，以实现性能和芯片尺寸。霍尔效应传感器技术的发展主要归功于将复杂的信号调理电路集成到霍尔 IC 中。近，Melexis 推出了世界上款可编程线性霍尔 IC，让我们得以一睹未来技术的风采。未来的传感器将是可编程的并具有集成的微控制器内核，以制造出更加“智能”的传感器。