霍爾電流傳感器的分類及工作原理

    霍爾效應是磁電效應的一種，這一現象是霍爾于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：霍爾元件和霍爾集成電路兩大類，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?；魻柤呻娐肥请S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，使其得到了廣泛的應用?；魻柤呻娐酚泻芏嗥渌Q呼，如：霍爾效應集成電路，霍爾效應傳感集成電路，霍爾傳感器，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、鎖存型霍爾IC、雙極型霍爾IC、全極型霍爾IC四類。為便于說明，按通常約定，當外加磁場的南極接近霍爾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 接近標志面時，磁場為負。

     1、單極型霍爾IC：經常被稱為開關霍爾IC、霍爾開關、霍爾效應開關。只對單個磁極有響應。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超過工作點時，輸出導通, 輸出由高變低。當磁感應強度減弱低于釋放點或撤除時，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。

     2、鎖存型霍爾IC：S極和N極交替作用于霍爾IC。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時，輸出導通，輸出由高變低。當磁感應強度減弱直至撤除，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。

     3、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，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或撤除時，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。

     4、雙極型霍爾IC：是比較早期的一種類型，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，部分是鎖存型的，部分是單極型的，部分是N極單極型的，是三種的混合體。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誤認為是鎖存型霍爾IC，也有誤認為是全極型霍爾IC。

     5、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，有低輸出飽和電壓和高輸出飽和電壓。

     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，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。