霍爾傳感器的分類及工作原理
霍爾集成電路分類說明
霍爾效應是磁電效應的一種，這一現象是霍爾（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金屬的導電機構時發現的。后來發現半導體、導電流體等也有這種效應，而半導體的霍爾效應比金屬強得多，利用這現象制成的各種霍爾器件，廣泛地應用于工業自動化技術、檢 測技術及信息處理等方面。
霍爾器件分為: 霍爾元件（Hall element）和霍爾集成電路(Hall IC)兩大類，前者是一 個簡單的霍爾片，使用時常常需要將獲得的霍爾電壓進行放大。后者將霍爾片和它的信號處理電路集成在同一個芯片上。霍爾集成電路是隨著半導體集成電路工業的發展近20年才出現的產品，但因它體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動，不怕灰 塵、油污污染，成本低等優點，使其得到了極其廣泛的應用。霍爾集成電路有很多其他稱呼， 如：霍爾效應集成電路(Hall Effect IC)，霍爾效應傳感集成電路(Hall Effect Sensor IC)，霍爾傳感器(Hall Sensor)，霍爾電路，霍爾IC。Hall有時也被翻譯成霍耳，所以也可稱霍耳集成電路等。以下簡稱霍爾IC。
霍爾IC通常按輸出信號類型分為數字霍爾IC和線性霍爾IC。數字霍爾IC通過外部磁場的強弱控制輸出導通或關斷，類似開關的作用，因此常稱為開關型霍爾IC。線性霍爾IC輸出為模擬信號，輸出電壓與外部磁場的強弱通常成線性關系。
開關型霍爾IC常又分為單極型霍爾IC（Unipolar）、鎖存型霍爾IC（Latch）、雙極型霍爾IC（Bipolar）、全極型霍爾IC（Omnipolar）四類。為便于說明，按通常約定，當外加磁場的南極(S極)接近霍爾IC打有標志的一面時，作用到霍爾IC上的磁場方向為正，當北極 (N極)接近標志面時，磁場為負。
單極型霍爾IC：經常被稱為開關霍爾IC、霍爾開關（Hall Switch）、霍爾效應開關（Hall Effect Switch）。只對單個磁極（常為S極）有響應。如圖1，大多數單極霍爾IC，當S極面向標記面，且施加的磁感應強度B超過工作點（BOP）時（即B>BOP>0），輸出導通, 輸出由高變低。當磁感應強度減弱低于釋放點(BRP)（即0<B<BRP）或撤除（B=0）時，輸出 關斷, 輸出由低變高。單極型霍爾IC在上電過程中如果外部磁場大于BOP，輸出初始狀態將 為導通。相反，如上電過程中外部磁場小于BOP，輸出初始狀態將為關斷。上電狀態可確定是單極型霍爾IC的一個重要特性。
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1 單極型霍爾 IC 輸出特性圖
鎖存型霍爾IC：必須S極和N極交替作用于霍爾IC。如圖2，大多數鎖存型霍爾IC，當S極面向標記面，且施加的磁感應強度超過工作點（BOP）（即B>BOP>0）時，輸出導通， 輸出由高變低。當磁感應強度減弱直至撤除（B=0），輸出保持導通。當N極面向標記面，且施加的磁感應強度超過釋放點（BRP）（即B<BRP<0）時，輸出關斷, 輸出由低變高。 鎖存型霍爾IC上電過程中，如果外部磁場處于BOP和BRP之間，輸出初始狀態將不確定。
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2 鎖存型霍爾 IC 輸出特性圖
全極霍爾IC：是較新出現的類型，將S極和N極等同對待。一般情況下，如圖3，任何一個磁極面向標記面，且施加的磁感應強度B超過工作點（BOP）(即|B|>BOP), 輸出導通, 輸出由高變低。當磁感應強度減弱低于釋放點(BRP)（即|B|<BRP）或撤除（B=0）時，輸出關斷，輸出由低變高。也有部分與以上輸出狀態相反的全極霍爾IC。全極霍爾IC這一類似干簧管的特性，在許多用于替換干簧管以提高可靠性。
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3 全極型霍爾 IC 輸出特性圖
雙極型霍爾IC：是比較早期的一種類型，最初因半導體工藝限制，生產出較的霍爾IC靈敏度分布范圍很大，一致性差。同一型號霍爾，如圖4，部分是鎖存型的(中間曲線)，部分是單極型的（右邊曲線），部分是N極單極型的（右邊曲線），是三種的混合體。往往指標只給出最大BOP(>0)和最小BRP(<0)，任何一顆雙極型霍爾IC,不能確定是單極型霍爾IC、鎖存型霍爾IC或負單極霍爾IC。目前，新型號中很少再有雙極型霍爾IC。注意，很多用戶會把雙極型霍爾IC誤認為（或稱為）是鎖存型霍爾IC，也有誤認為（或稱為）是全極型霍爾IC。
線性霍爾 IC：輸出為模擬信號，輸出電平在一定的范圍類與外加磁場成線性關系，稱為線性磁場范圍。外加磁場超出線性磁場范圍，將不再成線性關系，直至輸出飽和，有最低 輸出飽和電壓和最高輸出飽和電壓。
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5 線性霍爾 IC 輸出特性圖
以上是簡單常用的霍爾 IC，除了這些，近幾年還出現了一些集成度高、功能復雜的專 用霍爾 IC，如差分霍爾 IC(雙霍爾 IC)，集成ADC、DAC 和信號處理電路的旋轉位置 傳感器、三軸位置傳感器，集成了電機控制和驅動電路的無刷電機驅動芯片。此外， 利用霍爾原理設計的電流傳感器 IC也是霍爾 IC 的一大類別。
隨著手機、筆記本電腦、DV 等便攜式設備的普及，對霍爾 IC 的功耗提出要求，由此產生了一類新的霍爾 IC—微功耗霍爾 IC。它是數字霍爾 IC 按功耗單獨分出的一類，其內部 采用休眠機制降低功耗，平均功耗可以達到uA 極。它也可按功能分為單極型霍爾 IC、鎖存型霍爾 IC、和全極霍爾 IC 三類。這類一般用于電池長期供電的系統。霍爾器件分類總結如圖6
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6 霍爾器件分類
