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霍爾傳感器未來的發(fā)展方向

霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的器件，它能實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換，可用于檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化。霍爾效應(yīng)雖然在1879年才被發(fā)現(xiàn)，但是直到20世紀(jì)50年代才出現(xiàn)了對(duì)其的應(yīng)用，然而器件成本很高。1965年，人們開始將霍爾傳感器集成進(jìn)硅芯片中，從而促進(jìn)了霍爾器件的應(yīng)用。
霍爾器件的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段：
第一階段是從霍爾效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)到20世紀(jì)40年代前期。最初由于金屬材料中的電子濃度很大,霍爾效應(yīng)十分微弱而沒有引起人們的重視。到了1910年，有人用金屬鉍制成霍爾元件作為磁場(chǎng)傳感器。但是由于當(dāng)時(shí)未找到更合適的材料，研究處于停頓狀態(tài)。
第二階段是從20世紀(jì)40年代中期到半導(dǎo)體技術(shù)出現(xiàn)之后。隨著半導(dǎo)體材料、制造工藝和技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了各種半導(dǎo)體霍爾元件，特別是鍺的采用推動(dòng)了霍爾元件的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了采用分立霍爾元件制造的各種磁場(chǎng)傳感器。
第三階段是自20世紀(jì)60年代開始的，隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了將霍爾半導(dǎo)體元件和相關(guān)的信號(hào)調(diào)節(jié)電路集成在一起的霍爾傳感器。20世紀(jì)80年代后，隨著大規(guī)模超大規(guī)模集成電路和MEMS技術(shù)的發(fā)展，霍爾元件從平面向三維方向發(fā)展，出現(xiàn)了3端口或4端口固態(tài)霍爾傳感器，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系列化、加工的批量化和體積的微型化，并得到廣泛應(yīng)用。
霍爾器件有許多優(yōu)點(diǎn)。它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高(可達(dá)1MHz)，耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕。
按照功能，可將霍爾器件分為霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件兩類。
線性霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。線性霍爾器件的輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系。
開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量。
霍爾器件應(yīng)用十分廣泛，大致可分為以下幾個(gè)方向：
一是測(cè)量載流子濃度。
根據(jù)霍爾電壓產(chǎn)生的公式，以及在外加磁場(chǎng)中測(cè)量的霍爾電壓可以判斷傳導(dǎo)載流子的極性與濃度。這種方式被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體中摻雜載體的性質(zhì)與濃度的測(cè)量上。
二是測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度。
只要測(cè)出霍爾電壓，即可算出磁場(chǎng)的大小;若知載流子類型，則由電壓的正負(fù)可測(cè)出磁場(chǎng)方向。反之，若已知磁場(chǎng)方向，則可判斷載流子類型。