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高性能小型化成霍尔传感器未来发展方向

作者:西安电子科技大学微电子学院辛维平博士 时间:2009-06-17来源:中国电子报

  霍尔器件应用十分广泛,大致可分为以下几个方向:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/95360.htm

  一是测量载流子浓度。

  根据霍尔电压产生的公式,以及在外加磁场中测量的霍尔电压可以判断传导载流子的极性与浓度。这种方式被广泛应用于半导体中掺杂载体的性质与浓度的测量上。

  二是测量磁场强度。

  只要测出霍尔电压,即可算出磁场的大小;若知载流子类型,则由电压的正负可测出磁场方向。反之,若已知磁场方向,则可判断载流子类型。

  三是测量电流强度。

  将霍尔器件的输出(必要时可进行放大)送到经校准的显示器上,即可由输出电压的数值直接得出被测电流值。这种方式的优点是结构简单,测量结果的精度和线性度都较高,可测直流、交流和各种波形的电流。但它的测量范围、带宽等受到一定的限制。当然,也可采取一些改进措施,例如选择饱和磁感应强度高的磁芯材料,制成多层磁芯,采用多个霍尔元件来进行检测等等。这类霍尔电流传感器的价格相对较低,使用非常方便,已得到广泛的应用,国内外已有许多厂家在生产。

  四是测量微小位移。

  如果霍尔元件的工作电流保持不变,而使其在一个均匀梯度磁场中移动,它输出的霍尔电压值只由它在该磁场中的位移量来决定。用霍尔元件测量位移的优点很多,如惯性小、频响快、质量可靠、寿命长。以微位移检测为基础,可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量等

  可靠性和成本是瓶颈

  随着电子技术的进一步发展,业界对霍尔器件提出了一些新的要求:

  新的器件结构

  常规霍尔元件要求磁场垂直于霍尔元件,且在整个霍尔元件上是均匀磁场。而在其他情况下,需要根据磁场分布情况,设计各种各样相应的非平面霍尔结构。其中,垂直式霍尔器件是新开发出来的,具有低噪声、低失调和高稳定性的特点。

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