【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)用的極高可靠性優(yōu)勢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)用的極高可靠性優(yōu)勢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。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)動功能，這些功能在小型化便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品、汽車和其他不斷發(fā)展的行業(yè)中的需求越來越大。
介紹
憑借用于位置傳感和液位傳感的多種解決方案，設(shè)計人員可以選擇的技術(shù)和封裝來滿足其商業(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)用提供了卓越的價值和可靠性。本應(yīng)用說明探討了霍爾效應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢以及這些設(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，而且這個列表還在不斷擴(kuò)大。然而，對于設(shè)計人員來說，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，為每個元素構(gòu)建答案并不總是一項簡單的任務(wù)。不過，在這里，霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)的靈活性是有優(yōu)勢的。高可靠性、小尺寸、可行的生產(chǎn)成本、寬工作電壓范圍、多種輸出選項以及易于實施，使得霍爾效應(yīng)傳感技術(shù)能夠服務(wù)于大多數(shù)市場的應(yīng)用。
霍爾技術(shù)概述
首先，簡要介紹霍爾效應(yīng)技術(shù)的工作原理。簡而言之，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)電流流過導(dǎo)電材料（例如硅 (Si) 或砷化鎵 (GaAs)）時，會產(chǎn)生可測量的電壓。導(dǎo)體受磁場影響（見圖 1）。這種由磁場產(chǎn)生的橫向力稱為洛倫茲力。因此，霍爾效應(yīng)器件需要磁場來驅(qū)動該器件。
圖 1 在霍爾效應(yīng)中，垂直于電流流動的磁通量會產(chǎn)生可測量的電壓。
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 年代才真正開始獲得大眾接受。這是因為霍爾元件兩端的電壓很小，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”操作為用戶提供了近乎無限的驅(qū)動和開關(guān)壽命。
圖 2 現(xiàn)代霍爾效應(yīng)傳感器 IC 集成了信號調(diào)節(jié)和放大技術(shù)來制造實用的設(shè)備。
霍爾設(shè)備選項
通過進(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。前一個選項適合感測離散位置，而后者為用戶提供相對無限數(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的應(yīng)用示例包括：汽車換檔選擇器、安全帶帶扣開關(guān)、座椅位置傳感器、蜂窩翻蓋電話、無刷直流電機(jī)換向、擋風(fēng)玻璃刮水器儲液罐和油箱等。由于其高可靠性，霍爾效應(yīng)技術(shù)在這些應(yīng)用中被用來取代磁簧開關(guān)和機(jī)械開關(guān)。
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