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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的器件，它能實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換，可用于檢測磁場及其變化。霍爾效應雖然在1879年才被發(fā)現(xiàn)，但是直到20世紀50年代才出現(xiàn)了對其的應用，然而器件成本很高。1965年，人們開始將霍爾傳感器集成進硅芯片中，從而促進了霍爾器件的應用。
霍爾器件的發(fā)展大致可分為三個階段：
第一階段是從霍爾效應被發(fā)現(xiàn)到20世紀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傳感器。但是由于當時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40年代中期到半導體技術出現(xiàn)之后。隨著半導體材料、制造工藝和技術的應用，出現(xiàn)了各種半導體霍爾元件，特別是鍺的采用推動了霍爾元件的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了采用分立霍爾元件制造的各種磁場傳感器。
第三階段是自20世紀60年代開始的，隨著集成電路技術的發(fā)展出現(xiàn)了將霍爾半導體元件和相關的信號調(diào)節(jié)電路集成在一起的霍爾傳感器。20世紀80年代后，隨著大規(guī)模超大規(guī)模集成電路和MEMS技術的發(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，并得到廣泛應用。
霍爾器件有許多優(yōu)點。它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達1MHz)，耐震動，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強度呈線性關系。
開關型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。
霍爾器件應用十分廣泛，大致可分為以下幾個方向：
一是測量載流子濃度。
根據(jù)霍爾電壓產(chǎn)生的公式，以及在外加磁場中測量的霍爾電壓可以判斷傳導載流子的極性與濃度。這種方式被廣泛應用于半導體中摻雜載體的性質(zhì)與濃度的測量上。
二是測量磁場強度。
只要測出霍爾電壓，即可算出磁場的大小;若知載流子類型，則由電壓的正負可測出磁場方向。反之，若已知磁場方向，則可判斷載流子類型。