霍尔传感器未来的发展方向

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霍尔传感器未来的发展方向

霍尔传感器是一种基于霍尔效应的器件，它能实现磁电转换，可用于检测磁场及其变化。霍尔效应虽然在1879年才被发现，但是直到20世纪50年代才出现了对其的应用，然而器件成本很高。1965年，人们开始将霍尔传感器集成进硅芯片中，从而促进了霍尔器件的应用。
霍尔器件的发展大致可分为三个阶段：
第一阶段是从霍尔效应被发现到20世纪40年代前期。最初由于金属材料中的电子浓度很大,霍尔效应十分微弱而没有引起人们的重视。到了1910年，有人用金属铋制成霍尔元件作为磁场传感器。但是由于当时未找到更合适的材料，研究处于停顿状态。
第二阶段是从20世纪40年代中期到半导体技术出现之后。随着半导体材料、制造工艺和技术的应用，出现了各种半导体霍尔元件，特别是锗的采用推动了霍尔元件的发展，相继出现了采用分立霍尔元件制造的各种磁场传感器。
第三阶段是自20世纪60年代开始的，随着集成电路技术的发展出现了将霍尔半导体元件和相关的信号调节电路集成在一起的霍尔传感器。20世纪80年代后，随着大规模超大规模集成电路和MEMS技术的发展，霍尔元件从平面向三维方向发展，出现了3端口或4端口固态霍尔传感器，实现了产品的系列化、加工的批量化和体积的微型化，并得到广泛应用。
霍尔器件有许多优点。它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHz)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀。
按照功能，可将霍尔器件分为霍尔线性器件和霍尔开关器件两类。
线性霍尔传感器由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。线性霍尔器件的输出电压与外加磁场强度呈线性关系。
开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器、斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。
霍尔器件应用十分广泛，大致可分为以下几个方向：
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。