本技術論文簡要介紹了霍爾效應技術，其基本原理以及當今先進技術的擴展。本文包括對霍爾效應技術所關注的歷史領域以及如何認識這些領域的回顧。本文檔中還提供了與機械開關技術的比較。最后，本文概述了霍爾效應技術如何并且可以在不同的設備應用中使用。

霍爾效應傳感器技術取得了顯著進步，以合理的成本提供了高性能，準確性，一致性，可靠性和新功能集。霍爾效應器件目前在成本敏感，質量和可靠性意識強且經受惡劣環境的大批量汽車應用中處于領先地位，霍爾效應器件已脫穎而出，并已成為涉及以下方面的許多關鍵安全性和性能用途的首選技術：感應：運動，位置，速度，方向，接近度和電流。在許多情況下，霍爾效應傳感器在汽車領域的成功應用可直接轉移到家電領域。

霍爾效應設備可能無法完全取代機械開關，但它們確實為電器提供了顯著的優勢。與其他開關技術相比，它們的主要優勢是無觸點，無反彈的開關。這實際上消除了由物理“磨損”引起的故障，并且不受通常與“嚴酷”條件相關的塵土，灰塵或其他環境因素的影響，但對設備也很重要。

操作理論

霍爾效應器件的基本元件是一小片以圖1表示的半導體材料。如圖2所示，當向元件施加恒定電壓源時，它將迫使恒定的偏置電流流向元件。輸出采用電壓的形式，可以在紙張的整個寬度上對其進行測量。

圖1基本霍爾元素

圖2基本霍爾器件電路

它本身的電壓強度可以忽略不計，但是如果將偏置的霍爾元件放置在磁場中，該磁場的通量線與霍爾電流成直角（圖3），則電壓輸出將被放大，并與電壓成正比。磁場的強度。這就是霍爾效應，是EF霍爾在1879年發現的。

圖3施加的磁通量

這種現象是當今所有霍爾效應器件的基礎。使用現代半導體制造技術和電路，可以通過以下方法增強基本霍爾元件：

添加穩壓器以在廣泛的輸入電壓范圍內提供穩定的電源，以及添加一個放大器以增加可用信號。

這些增強功能如圖4所示。這些元素的組合是大多數實際HED（霍爾效應器件）的基本組成部分。它由線性HED的典型結構組成，線性HED的輸出電壓與磁場強度成正比。例如，圖4中的模塊可以與具有內置滯后作用的施密特觸發器閾值檢測器（根據預定電壓或磁場強度開啟和關閉的設備）以及集電極開路NPN組合使用或開漏MOSFET輸出晶體管來創建霍爾效應（數字）開關（圖5）。

圖4具有信號增強電路的電路構建塊

圖5實用霍爾效應開關電路

以這種方式實現霍爾效應元件可創建具有數字輸出功能的電路。當所施加的磁通密度超過某個極限值（稱為操作點（Bop））時，觸發器將提供從關閉到開啟的干凈過渡，而不會出現觸點彈跳或“顫動”。圖5中所示的晶體管通常是飽和開關，每當施加的通量密度高于Bop跳變點時，該開關就會將輸出端子接地。當磁場降到Bop以下某個限制（稱為釋放點（Brp））時，觸發器將提供從接通到斷開的干凈過渡。定義的內置磁滯（Bhys）通過引入磁死區來消除振蕩（輸出的虛假切換），該死區在超過閾值后將禁用開關動作。

與上拉電阻一起使用時，這種類型的開關通常與所有數字邏輯系列兼容。輸出晶體管通常可以吸收足夠的電流以直接驅動許多負載，包括：繼電器，三端雙向可控硅開關元件，SCR，LED和燈。這樣的電路通常限于24 V和25 mA。對于繼電器等電感性負載，通常需要一個外部反激二極管。切換較高的電壓或電流通常需要一個額外的繼電器，或一個分立的功率器件，例如：雙極或MOSFET晶體管，SCR或帶有偏置電阻的雙向可控硅。

編輯：hfy