锁存型霍尔效应开关集成电路基础知识
霍尔传感器基础知识单选题100道及答案解析
霍尔传感器基础知识单选题100道及答案解析1. 霍尔传感器是基于（）效应工作的。
A. 压电B. 热电C. 霍尔D. 光电答案：C解析：霍尔传感器是基于霍尔效应工作的。
2. 霍尔效应是指在（）中，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差。
A. 半导体B. 绝缘体C. 导体D. 超导体答案：C解析：霍尔效应是在导体中产生的现象。
3. 霍尔传感器主要用于测量（）。
A. 温度B. 压力C. 磁场D. 位移答案：C解析：霍尔传感器主要用于测量磁场。
4. 霍尔传感器输出的信号是（）。
A. 模拟信号B. 数字信号C. 脉冲信号D. 交流信号答案：A解析：霍尔传感器输出的通常是模拟信号。
5. 影响霍尔传感器测量精度的因素不包括（）。
A. 温度B. 磁场干扰C. 电源电压D. 光照强度答案：D解析：光照强度通常不是影响霍尔传感器测量精度的因素。
6. 霍尔传感器的灵敏度与（）有关。
A. 材料性质B. 几何尺寸C. 工作温度D. 以上都是答案：D解析：霍尔传感器的灵敏度与材料性质、几何尺寸和工作温度都有关系。
7. 以下哪种材料不适合制作霍尔传感器（）。
A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C解析：铜不具有明显的霍尔效应，不适合制作霍尔传感器。
8. 霍尔传感器的优点不包括（）。
A. 精度高B. 响应速度快C. 结构复杂D. 可靠性高答案：C解析：霍尔传感器结构相对简单，不是复杂。
9. 霍尔传感器在测量直流磁场时，（）。
A. 无需考虑磁场方向B. 需要考虑磁场方向C. 只适用于匀强磁场D. 只适用于非匀强磁场答案：B解析：测量直流磁场时需要考虑磁场方向。
10. 霍尔传感器的安装位置对测量结果（）。
A. 无影响B. 有影响C. 影响很小D. 不确定解析：安装位置会影响霍尔传感器与磁场的相对关系，从而对测量结果有影响。
11. 霍尔传感器的输出电压与（）成正比。
A. 输入电流B. 磁场强度C. 输入电流和磁场强度的乘积D. 输入电流和磁场强度的比值答案：C解析：霍尔传感器输出电压与输入电流和磁场强度的乘积成正比。
锁存型霍尔效应开关集成电路基础知识
锁存型霍尔效应开关集成电路基础知识介绍：根据数字输出，霍尔效应集成器件可以分为四种：单极性开关双极性开关，全极性开关和锁存型开关。
本文主要来阐述锁存型开关。
锁存型霍尔效应传感器集成电路，通常是作为数字输出霍尔效应开关，锁存输出状态。
锁存型与双极性相似，有一个正极的BOP和一个负极的BRP，但对开关状态转换的控制严格。
锁存型工作时需要正负磁场都有。
一个正的南极磁场会使器件处于导通状态。
器件打开之后，器件将锁存这个状态，即使把磁场移走，器件也一直保持打开，直到一个北极的负磁场的到来，才能使它关断。
当北极磁场使它关断之后，器件将锁存这个状态，即使把磁场移走，器件也将一直保持关断，直到下一个南极正磁场的到来，器件才能再次打开。
图1 两个锁存型器件与环形磁铁的应用。
环形磁铁转动时，经过霍尔器件南北磁场转换，使器件打开或者关闭。
图1为器件应用于检测旋转轴的位置，将多个磁铁组成一个简单的结构，采用磁场极性交替“环形磁铁”封装好的IC 与每个相邻的环形磁铁构成霍尔双极性开关器件。
轴旋转时，磁场区向霍尔元件移动。
器件是受到最近的磁场影响，当与南极磁场相对时，打开，当与北极磁场相对时，关闭。
注意器件的打字面面向磁铁。
磁场开关点的定义：B为磁场强度，用来表示霍尔器件的开关点，单位是GS（高斯），或者T（特斯拉），转换关系是1GS=0.1mT。
B磁场强度有南极和北极之分，所以有必要记住它的代数关系，北极磁场为负数，南极磁场为正数。
该关系可以比较南极北极磁场的代数关系，磁场的相对强度是由B的绝对值表示，符号表示极性。
例如：一个-100GS（北极）磁场和一个100GS（南极）磁场的强度是相同的，但是极性相反。
-100GS的强度要高于-50GS。
• BOP –磁场工作点；使霍尔器件开关打开的磁场强度。
器件输出的参数取决于器件的电学设计。
• BRP –磁场释放点；磁场减弱到使霍尔器件关断的磁场强度。
器件输出的参数取决于器件的电学设计。
霍尔开关的工作原理及应用范围
霍尔开关的工作原理及应用范围霍尔集成电路是霍尔元件与电子线路一体化的产品，它是由霍尔元件、放大器、温度补偿电路和稳压电路利用集成电路工艺技术制成的。
它能感知一切与磁有关的物理量，又能输出相关的电控信息，所以霍尔集成电路既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器，它一般采用DIP或扁平封装。
一、霍尔集成电路的原理当将一块通电的半导体薄片垂直置于磁场中时，薄片两侧由此会产生电位差，此现象称为霍尔效应。
此电位差称为霍尔电势，电势的大小E=KIB/d，式中K是霍尔系数，d为薄片的厚度，I为电流，B为磁感应强度。
图1示出霍尔效应的原理：在三维空间内，霍尔半导体平板在XOY平面内，它与磁场方向垂直，磁场指向Y轴的方向，沿X轴方向通以电流I，由于运动的电荷与磁场的相互作用，结果在Z轴方向上产生了霍尔电势E，一般其值可达几十毫伏。
为此，将霍尔元件与电子线路集成在一块约2mm*2mm的硅基片上，就做成了温度稳定性好、可靠性高的霍尔集成电路。
二、典型霍尔集成电路结构分析霍尔集成电路按输出方式可分为线性型和开关型，若按集成电路内部的有源器件可分为双极型和MOS型。
图2、图3分别示出了一种双极型霍尔集成电路内部的原理结构和逻辑结构，图2为开关型的，图3为线性型的。
在图2中IC内通过霍尔元件H的磁性检测反映为高低电平的输出。
V1、V2组成差分放大器，它将霍尔电势放大，其放大倍数约几十倍；V3、V4组成施密特触发器，它将放大的霍尔电势整形为矩形脉冲；V5、V6进一步对矩形脉冲缓冲放大；V7、V8为开路集电极输出管。
图2a中有两个输出端，这里之所以采用集电极开路输出结构，是因为它可以有较大的负载能力，且易于与不同类型的电路接口，但亦有部分霍尔集成电路采用发射极开路输出形式。
图3所示是线性霍尔集成电路的内部结构，其输出电压能随外加磁场强度的变化而连续变化，其输出变化曲线一般如图4所示。
它的特点是灵敏度高，输出动态范围宽、线性度好。
图3a中V1、V2为差分放大器，R1、R2射极电阻的负反馈展宽了电路的线性范围，V5、V6第二级差分放大使放大倍数很高。
传感器与检测技术-教案-项目06 霍尔传感器的应用
《传感器与检测技术》教案项目六霍尔传感器的应用一、教学目标1.掌握霍尔效应。
2.掌握霍尔传感器的工作原理。
3.理解霍尔传感器的工作特性。
4.掌握霍尔传感器检测位移的方法。
二、课时分配本项目共1个任务，安排2课时。
三、教学重点通过本项目的学习，让学生理解能正确识别霍尔传感器，能根据任务要求，正确安装霍尔传感器，能正确完成霍尔传感器测量位移的电路接线学习了解测量位移并且读数的相关知识。
通过本项目的学习，新旧知识得以重新整合，使学生对传感器的认识更完整，更清晰。
四、教学难点1.能正确识别霍尔传感器。
2.能根据任务要求，正确安装霍尔传感器。
3.能正确完成霍尔传感器测量位移的电路接线。
4.正确测量位移并且读数正确。
五、教学内容任务一霍尔传感器在位移检测中的应用知识链接一、霍尔效应1.定义霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
将导体或者半导体置于磁场强度为B的磁场中，并且给该导体或者半导体通入垂直于磁场方向的控制电流I，在导体的垂直于磁场和控制电流方向的两个端面之间会出现电动势，这一现象便是霍尔效应，这个电动势也被叫做霍尔电动势。
能产生霍尔效应的导体或者半导体称为霍尔元件。
二、霍尔元件的主要参数1.输入电阻和输出电阻如上图（a）所示，输入电阻是霍尔元件a、b两侧控制电极之间的电阻，输入电阻会随着温度的升高而减小，从而使控制电流I增大，霍尔电动势EH也随之增大。
为了减小温度对霍尔电动势的影响，通常采用恒流源供电。
输出电阻R是指c、d两侧输出电极之间的电阻，输出电阻和输入电阻一样，也会随着温度变化而变化，所以要采用合适的负载消除温度对输出电阻的影响。
输入电阻和输出电阻可以在无磁场时用欧姆表测量。
2.额定控制电流。
能使霍尔元件在空气中产生10℃温升的控制电流值，称为额定控制电流IC3.不等位电动势不等位电动势是指霍尔元件在额定控制电流作用下，不施加外磁场时，霍尔元件的输出电压。
双极锁存霍尔开关
双极锁存霍尔开关简介双极锁存霍尔开关是一种电子元件，能够在磁场的作用下产生输出信号，可以用于检测磁场以及控制电路的开关。
它由多个霍尔元件和相应的控制电路组成，通常被广泛应用于自动控制系统、磁场检测等领域。
原理霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁敏传感器，由半导体材料制成，具有高灵敏度、低功耗等优点。
当存在垂直于霍尔元件表面的磁场时，电子因洛伦兹力的作用会偏转，导致电荷分布不平衡，从而在横向方向上产生电压差，即霍尔电势。
当磁场强度发生变化时，霍尔电势也会发生变化，通过测量霍尔电势的大小和方向就可以得到磁场的信息。
双极锁存霍尔开关是在霍尔元件的基础上增加了锁存电路和双极性开关电路。
当磁场作用于霍尔元件时，输出电压会被锁存到缓存器中，控制电路根据输出电压的大小和方向控制开关的状态，从而实现对电路的控制和信号放大。
特性双极锁存霍尔开关具有以下特点：•灵敏度高：由于采用霍尔元件作为传感器，故具有高灵敏度、低功耗的优点。
•开关性能好：采用双极性开关电路，具有良好的开闭性能，可实现快速响应和高精度控制。
•稳定性高：由于采用锁存电路，输出电压稳定，具有较高的抗干扰性和可靠性。
•使用方便：由于输出信号已经被锁存，因此可以直接使用，无需再进行处理。
应用双极锁存霍尔开关具有广泛的应用场景，如：•磁场检测：可以检测磁场的大小、方向和变化情况，广泛应用于磁场检测仪、磁力计、磁传导检测等领域。
•自动控制：可以用于控制电路的开关，实现自动控制，广泛应用于电子计量、车辆控制、机器人控制等领域。
•安全报警：可以用于安全控制系统中，如防盗报警、火灾报警、气体报警等领域。
总结双极锁存霍尔开关是一种功能强大的电子元件，具有高灵敏度、优越的开关和锁存性能以及较高的稳定性。
它在磁场检测、自动控制和安全报警等领域都有广泛的应用，未来随着技术的进步和需求的不断增加，其应用范围还将不断扩大。
霍尔效应专题教育课件
背景简介
分数量子霍尔效应
崔琦
Horst Stormer
用高纯度半导体材料，在超低温 环境：仅比绝对零度高十分之一 摄氏度（约－273℃），超强磁 场：当于地球磁场强度100万倍 研究量子霍尔效应时发觉了分数 量子霍尔效应，这个发觉使人们
对量子现象旳认识更进一步。
Robert Laughlin
构造出了分数量子霍尔系统旳解 析波函数，给分数量子霍尔效应 作出了理论解释
fe eEH
（3）（此力方向向上）
电子受到电场力 fe 和磁场力 fB 旳作用，一方面使电
子向下偏移，另一方面电子又受到向上旳阻碍电子向下偏移
旳力。因为这两个力旳作用所以电子在半导体试样侧面旳积
累不会无限止地进行下去：在开始阶段，电场力比磁场力小，
电荷继续向侧面积累，伴随积累电荷旳增长，电场力不断增
霍尔效应中旳负效应
能斯特效应
沿x方向通以电流，两端电极与样品旳 接触电阻不同而产生不同旳焦耳热，致 使x方向产生温度梯度，这一温度梯度 引起一附加旳纵向热扩散电流，在磁场 旳作用下，从而在y轴方向产生横向电 位差，为能斯特电压。
ＵN∝Ｑx·Ｂz
ＵN方向只与Ｂ方向有关。
霍尔效应中旳负效应
里吉-勒迪克效应
4、当代汽车工业上应用
汽车上广泛应用旳霍尔器件就涉及：信号传感器、 ABS系统中旳速度传感器、汽车速度表和里程表、液体 物理量检测器、多种用电负载旳电流检测及工作状态诊 疗、发动机转速及曲轴角度传感器、多种开关等。
例如用在汽车开关电路上旳功率霍尔电路，具有 克制电磁干扰旳作用。因为汽车旳自动化程度越高，微 电子电路越多，就越怕电磁干扰。而汽车上有许多灯具 和电器件在开关时会产生浪涌电流，使机械式开关触点 产生电弧，产生较大旳电磁干扰信号。采用功率霍尔开 关电路就能够减小这些现象。
CrossChip Microsystems CC6206 全极性锁存型微功耗霍尔效应开关说明书
CC6206全极性锁存型微功耗霍尔效应开关概述CC6206是一颗微功耗、高灵敏度全极性、并具有闩锁输出的霍尔开关传感装置，可直接取代传统的磁簧开关。
特别适用于使用电池电源的便携式电子产品，如行动电话、无绳电话、笔记型电脑、PDA 等。
CC6206具有磁场辨别全极性，亦即只要磁场北极或南极靠近即可启动，磁场撤消后，输出便关闭。
与其他一般霍尔传感装置不同的是并不要特定南极或北极才可以动作，减少了组装时辨别磁极的困扰。
CC6206内部电路包含了霍尔薄片、电压稳压模块、信号放大处理模块、动态失调消除模块、锁存模块以及CMOS 输出级。
由于CC6206使用先进的Bi-CMOS 工艺，整体优化了的线路结构，使得产品获得极低的输入误差反馈。
产品采用了动态失调消除技术，该技术能够消除由封装应力，热应力，以及温度梯度所造成的失调电压，提高器件的一致性。
同时该产品采用及其小型化的封装工艺，使得产品更具极高的性能和市场优势。
CC6206提供TSOT23-3和TO-92S 两种封装，工作温度范围为-40~150℃。
功能框图特点◆工作范围宽，2~5V ◆微功耗◆工作频率为5.5Hz◆全极性输出，对南极和北极磁场均可响应◆良好的温度稳定性◆开关点漂移低◆ESD （HBM ）6000V ◆TSOT23-3小尺寸封装应用◆仪器仪表◆PDA ◆笔记本电脑开关输出vs.磁场极性管脚描述极限参数典型应用电路f (H z )VDD(V)VDD(V)扫描频率vs.工作电压静态电流vs.工作电压B (G s )Ta B (G s )VDD(V)磁感应点vs.环境温度磁感应点vs.工作电压(1)TO-92SpackageHall 感应点位置注意:所有单位均为毫米。
打标信息:第一行:CC6206-产品名称第二行:XXYYWWXX –代码YY –封装年份的后两位数WW –封装时的星期数TSOT23-3packageHall 感应点位置注意:所有单位均为毫米。
集成霍尔传感器分为线性型、开关型和锁键型等多种,其主要元件均是利用霍尔效应原理制成的
集成霍尔传感器分为线性型、开关型和锁键型等多种，其主要元件均是利用霍尔效应原理制成的。
所谓霍尔效应，指的是这样一种物理现象：如果把通有电流Ｉ的导体放在垂直于它的磁场中，则在导体的两侧Ｐ１、Ｐ２会产生一电势差ＵＨ，它与电流Ｉ及磁感应强度Ｂ成正比，与导体厚度ｄ成反比，即：ＵＨ＝Ｋ（ＩＢ／ｄ），式中Ｋ为霍尔系数。
霍尔系数越大，表明霍尔效应越显著。
人们常利用某些半导体材料（如锗、锑化铟）显著的霍尔效应来制成直流和低频磁场／电压变换器。
以集成线性霍尔传感器ＳＬ－Ｎ３５０１Ｔ型为例，其外形和电路原理见图１，由稳压器、霍尔电势发生器Ｈ和信号放大器组成。
传感器的输出电压随外加磁场Ｂ的垂直分量大小成线性比例变化，可广泛应用于位置、厚度、重量、速度及电流等检测或控制。
检测方法
仍以ＳＬ－Ｎ３５０１Ｔ型集成线性传感器为例，其检测连接图如图２。
当永久磁铁Ｎ极靠近霍尔传感器时，其输出端电压将增大，如果用Ｓ极靠近，则输出端电压将减小。
在这种情况下输出电压的最大变化量取决于永久磁铁的剩磁强弱。
在检测电路连接正确无误的情况下，如果永久磁铁的任一个磁极靠近霍尔传感器时，传感器的输出电压没有任何变化或变化极小，则说明霍尔传感器已经损坏。
丹东华奥电子有限公司LD41F双极锁存型霍尔效应位置传感器说明书
丹东华奥电子有限公司简介LD41F 是高温双极锁存型霍尔效应位置传感器是由内部电压稳压单元、霍尔电压发生器、差分放大器、温度补偿单元、施密特触发器和集电极开路输出级组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。
它是一种双磁极工作的磁敏电路，适用于磁敏传感器。
特点●电源电压工范围3.8V ~30V ●开关速度快，无瞬间抖动●工作频率宽（0~100KHz ）●负载电流能力40mA ●能直接和逻辑电路接口●工作温度范围-40℃~+150℃●封装形式TO92S应用●直流无刷电机●汽车点火器●无触点开关●位置控制引脚定义磁参数典型值的测试条件：Vcc=12V 和TA=25℃序号名称描述1Vcc 电源电压2GND 地3Output集电极开路输出，需要连接一个上拉电阻参数符号最小值典型值最大值单位工作点BOP --120Gauss,GS 释放点BRP -120--回差BHYS4080双极锁存型霍尔位置传感器集成电路123TO-92S极限参数典型值的测试条件：Vcc=12V和TA=25℃，除非另有说明。
电参数典型值的测试条件：Vcc=12V和TA=25℃，除非另有说明。
备注：1）超出其中任何一个最大额定值，芯片都有可能受到损害。
2）能正常工作的最大电源电压，必须根据结温和功耗的限制进行调整。
丹东华奥电子有限公司功能框图典型应用电路图C IN用于稳定外接的电源电压，R L是集电极开路输出所必须的上拉电阻，取值范围是820Ω~100kΩ，取决于后端输入所需要的电流能力。
C L用于滤除输出噪声，这个电容会影响输出波形的上升沿时间。
丹东华奥电子有限公司磁场控制输出特性磁场感应方向定义输出特性示意图丹东华奥电子有限公司封装形式TO92S单位：mm丹东华奥电子有限公司。
单极性和锁存型霍尔功能图解说明
霍尔开关电路又称霍尔数字电路，由稳压器、霍尔片、差分放大器、斯密特触发器和输出级组成。
在外磁场的作用下，当磁感应强度超过导通阈值BOP时，霍尔电路输出管导通，输出低电平。
之后，B再增加，仍保持导通状态。
若外加磁场的B值降低到BRP时，输出管截止，输出高电平。
我们称BOP为工作点。
BRP为释放点。
BOP-BRP=BH称为回差。
回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。
霍尔开关电路的功能框见图1。
图1（a）表示集电极开路（OC）输出，（b）表示双输出。
其输出特性见图2。
图2（a）表示单极性霍尔开关。
（b）表示锁定型霍尔开关。
当外加磁场的南极（S极）接近霍尔元件印字面时，作用到霍尔元件上的磁场方向为正，北极接近印字面时为负。
锁定型霍尔元件的感应方式是：当外加磁场B正向增加，达到BOP时，电路导通，之后无论B增加或者减小，甚至将B除去，电路都保持导通状态，只有达到负向的BRP时，才改变为截止状态。
霍尔开关集成电路SDC141H说明书
数据手册概述SDC141H 是一款锁定型的霍尔开关集成电路，由反向电路保护器、高稳定度的电压稳压器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器和集电极开路输出级组成。
可广泛应用于三相无刷直流电机、无刷直流风扇、电表、焊接设备、家用电器装置、速度测量等场合。
特点⏹ 宽范围工作电压：4V ~24V ⏹ 内置电源反向电压保护功能 ⏹ 优异的磁场温度特性 ⏹ 工作温度范围：-55℃~150℃ ⏹ 工作速度：0~100kHz 以上 ⏹ 最大20mA 输出电流⏹封装形式：TO-92S ，SOT-23-3应用⏹ 三相直流无刷电机 ⏹ 高性能数字开关图1. 封装形式SD O NFI D EI ALD OCU MEN T数据手册管脚描述图2. 管脚排布表1. 管脚描述Package: SOT-23-31231. VCC2. GND3. OUTPackage: TO92-SSD CC O NFI LD OCU MEN T数据手册功能框图VCC GNDOUT图3. 功能框图SD CC O NFI D EN U MEN T数据手册订购信息SDC141H Circuit TypePackage TO-92S: ZS SOT-23-3: JE1: Pb-freeG1: Halogen-free X X -XMagnetic Characteristics: A/a/BX TR: Tape Reel Blank: BulkSD CC O NFI CU MEN T数据手册极限参数(注意：应用不要超过最大额定值，以防止损坏。
长时间工作在最大额定值的情况下可能影响器件的可表2. 极限参数表3. 推荐工作条件S D CC ON FI DE数据手册CC表4. 电气特性S D CC ON FI DE NT IA L数据手册CC表5. 磁特性注：磁场S 极面对打印面时，B 为“正”。
图4. 磁特性SD CC O数据手册典型应用图控制器图5. 典型应用图S D CC ONN T数据手册封装尺寸SOT-23-3LN T数据手册TO-92SD OCU MEN T数据手册August, 2014 Rev. 1.0 11/11©2014 Shaoxing Devechip Microelectronics Co., Ltd. 绍兴光大芯业微电子有限公司/重要声明本文件仅提供公司有关产品信息。
霍尔元件的结构及工作原理 霍尔集成电路知识讲解
霍尔元件的结构及工作原理霍尔集成电路知识讲解霍尔元件是一种利用哈密顿原理在一定的电场或磁场下检测电子运动的传感器。
它的结构简单，可靠性高，具有响应速度快、信号线性化等优点，广泛应用于位置检测、电机控制、电能计量等领域。
本文将详细介绍霍尔元件的结构及其工作原理，为大家提供有益的知识储备。
1. 霍尔元件的结构霍尔元件由霍尔片、电极和封装材料三部分组成。
其中，霍尔片是核心部件，封装材料是外壳，电极是连接信号源和输出器件的桥梁。
下面分别介绍一下三个部分的详细结构。
1.1 霍尔片霍尔片是由n型和p型半导体层交替体叠加形成的，层与层之间相互隔离，其中夹在中间的一层即为霍尔层。
霍尔层是一层超薄、高纯度的半导体材料，在霍尔元件中具有非常重要的作用，主要用于检测磁场和输出信号。
霍尔层的材料通常为镓砷化铟（InGaAs）、硅（Si）等。
1.2 电极电极通常由金属制成，用于连接信号源和输出器件，如电阻、电容等。
电极应能够确保连接的稳固性和耐腐蚀性，并具备尽可能低的电阻值和电容值。
电极之间的距离必须足够小，才能保证元件的灵敏度和响应速度。
1.3 封装材料封装材料主要用于保护霍尔片和电极，以防外界环境对元件的影响。
常用的封装材料有金属、塑料和陶瓷等。
不同材料的特点也决定了霍尔元件的使用范围和适用环境。
霍尔元件的工作原理是基于霍尔效应。
所谓霍尔效应，是指当导电材料中流动的电子通过外加纵向磁场时，易受到横向力的作用而偏转这种现象。
在霍尔元件的结构中，霍尔片就是通过霍尔效应测量磁场强度和方向的。
具体来讲，当外加一个磁场，霍尔片的两端会出现不同的电位差，电位差的大小与磁场的强度和方向有关。
为了引出这个电位差，霍尔片需要将信号输出到外部电路中。
输出信号常常采用霍尔效应器（Hall Effect Sensor）进行，它主要由磁敏电阻、前置放大器、滤波电路和比较器等组成。
磁敏电阻是一种根据磁场变化产生电阻变化的电阻器。
当磁场变化时，磁敏电阻的电阻值也会跟着发生变化。
霍尔集成电路原理及应用
霍尔集成电路原理及应用霍尔集成电路原理及应用在一个结晶片中形成有霍尔传感器及放大并控制其输出电压的电路而具有磁场─ 电气变换机能的固态组件称为霍尔集成电路。
霍尔集成电路外观构造如图2-19 所示，具有与树脂封闭型晶体管、集成电路等相同的构造，即多半呈现在大小5mm 见方、厚3mm 以下的角形或长方形板状组件上附设四根导线的构造。
导线系由金属薄片所形成，各个金属薄片上均附有半导体结晶片(通常为硅芯片)，而在结晶体中利用集成电路技术形成有霍尔传感器及信号处理电路。
为防止整个组件性能的劣化，通常利用树脂加以封闭，另外为了使磁场的施加容易起见，其厚度也尽量减薄。
图8 霍尔集成电路的构造霍尔集成电路作用原理磁场强度可利用形成在结晶片的一部份的霍尔传感器变换成电气信号(参照前述霍尔传感器的作用原理)。
结晶通常使用半导体硅，霍尔传感器的磁场灵敏度为10～20mV/K.Oe。
此信号经形成在同一结晶中的信号处理电路放大后，作为适合所定目的的信号电压被取出。
通常四根导线中的两根连接于一方接地的电源，而从剩下的两根的一根取出正极性的信号电压，并从另一根取出负极性的信号电压。
霍尔传感器的输入电阻通常需符合信号处理电路的电源，以便可利用定电压使用霍尔传感器。
此时组件的输出电压不管在N 型或P 型均无大差异。
又因输出电压与电子或正孔的移动度成正比，故温度特性也应该尽量保持一定，这是与单体霍尔传感器不同的地方。
霍尔集成电路种类:依输出信号的性质加以分类时如表1所示。
如图9所示，线性型(Linear type)霍尔集成电路可以获得与磁场强度成正比的输出电压。
磁场灵敏度虽然可利用电路的放大度加以调节，但在高灵敏度时，比例范围会变窄(虽电源5V 使灵敏度达到10mV/Oe，但比例范围在500Oe以下)。
表1 依输出电压分类时的种类(a)线性型 (b)开关型图9 霍尔集成电路的输出特性开关型霍尔集成电路可在一定范围的磁场中获得ON-OFF的电压，此开关型对磁场的磁滞(Hysteresis)现象，乃是为使开关动作更为霍尔集成电路线性型确实起见而故意如此设计的。
《霍尔效应》 知识清单
《霍尔效应》知识清单一、什么是霍尔效应霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差的现象。
这个现象是由美国物理学家霍尔（Edwin Herbert Hall）于 1879 年在研究金属的导电机制时发现的。
霍尔效应在现代科学和技术中有着广泛的应用，从测量磁场强度到半导体器件的制造等领域。
要理解霍尔效应，首先得明白电流的本质。
电流是由电荷的定向移动形成的，在金属中，电流通常是由自由电子的定向移动产生的；而在半导体中，电流既可以由自由电子（多数载流子）移动形成，也可以由空穴（少数载流子）移动形成。
当有电流通过一个置于磁场中的导体时，磁场会对运动的电荷施加一个洛伦兹力。
以金属为例，假设电流方向向右，磁场方向垂直纸面向里，那么自由电子会受到一个向上的洛伦兹力，从而在导体的上表面聚集，导致上表面带负电，下表面带正电，上下表面之间就会形成一个电势差。
二、霍尔效应的基本原理霍尔效应的产生基于洛伦兹力的作用。
洛伦兹力的表达式为：F ＝qvB，其中 F 是洛伦兹力，q 是电荷的电量，v 是电荷的运动速度，B 是磁感应强度。
当电流通过导体时，假设导体中的载流子电荷量为 q，平均定向移动速度为 v，导体宽度为 d，磁感应强度为 B。
那么，载流子受到的洛伦兹力 F ＝ qvB，使得载流子向导体的一侧偏转。
偏转的结果是在导体的两侧积累电荷，从而形成电场。
当电场力与洛伦兹力达到平衡时，即 qE ＝ qvB，其中 E 是电场强度。
此时，在导体的两侧就会产生稳定的电势差，这个电势差被称为霍尔电压 VH 。
霍尔电压的大小可以表示为：VH ＝ IB ／（nqd)，其中 I 是电流强度，n 是载流子浓度。
三、霍尔效应的应用1、测量磁场强度利用霍尔效应可以方便地测量磁场强度。
通过测量已知电流和霍尔电压，结合材料的特性参数，就能够计算出磁场的大小。
这种测量方法在物理学、电气工程和材料科学等领域中都非常有用。
霍尼韦尔 SS360PT SS460P 高灵敏度霍尔效应锁存型数字传感器集成电路 说明书
SS360PT/SS460P内置上拉电阻的高灵敏度锁存型数字霍尔效应传感器集成电路说明SS360PT/SS460P内置上拉电阻的高灵敏度锁存型霍尔效应传感器集成电路结构尺寸小、灵敏度高，借助永磁铁或电磁铁提供的磁场进行工作，可应用于各种不同领域。
它们可对磁场南北极的变换做出响应：SS360PT由北极激活，SS460P由南极激活。
SS360PT/SS460P具有高磁灵敏度（标准值为30 G，,最大值55 G），可提供可靠的切换点。
该传感器集成电路在霍尔元件上并不使用斩波稳定技术，与竞争对手的使用斩波稳定技术的高灵敏度霍尔效应双极锁存型传感器集成电路相比，可提供更清晰的输出信号，获得更快的锁存器响应时间。
内部上拉电阻可以消除传感器对外部组件的需要，帮助客户降低系统成本。
作为经济型的高性能传感器，SS360PT/SS460P 特别适合要求严格、成本敏感的大批量应用。
特点和优势· 在同类产品中有最快的响应速度：使无刷直流电机的换向效率更高· 未使用斩波稳定技术：输出的信号更清晰· 高灵敏度：可在标准30 G、25°C [77°F]的环境下使用；在最大55 G的环境中的使用温度范围可达-40°C至125°C [-40°F至257°F]；允许使用更小的磁体或更大的气隙。
· 内部上拉霍尔集成电路设计：简化安装，帮助减少零部件数量和系统成本· 双极锁存型磁性元件：使这些产品非常适用于速度精确感测和RPM测量这些产品具有反向极性保护，在-40 °C至125 °C [-40 °F至257 °F]的温度范围内可输出稳定的信号。
其允许供电电压范围为3 Vdc至24 Vdc（详细信息请参考下面的技术参数部分）。
无刷直流电机制造商需要性能可靠、稳定的锁存型传感器，以实现更高的效率和更小的尺寸设计。
全方位解析霍尔开关原理电路及失效检测
全方位解析霍尔开关原理电路及失效检测
一、霍尔开关原理--简介霍尔开关（Hall switch）又称霍尔数字电路，是一种新型的电器配件，由反向电压保护器、精密电压调节器、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器、温度补偿器和互补型集电极开路输出器等七部分组成，具有无触点、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点，内部采用环氧树脂封灌成一体化，能在各类恶劣环境下可靠的工作。
该电路由于具有高达400 mA的负载能力，并且是互补型输出，因此，它是无刷风扇最理想的器件。
二、霍尔开关--原理霍尔效应说的是当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时，薄片的两端就会产生电位差的现象，两端具有的电位差值称为霍尔电势U，其表达式为：
U=KIB/d
式中，K为霍尔系数，I为薄片中通过的电流，B为外加磁场的磁感应强度，d是薄片的厚度。
霍尔开关属于有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时，又可满足工业场合实际应用中易操作和可靠性的要求。
在外磁场的作用下，当磁感应强度超过导通阈值BOP 时，霍尔电路输出管导通，输出低电平。
之后B 再增加，电路仍保持导通态。
若外加磁场的B 值降低到BRP 时，输出管截止，输出高电平。
我们称BOP 为工作点，BRP为释放点，BOP-BRP=BH 称为回差。
回差的存在使开关电路的抗干扰能力增强。
三、霍尔开关--原理结构霍尔开关电路由反向电压保护器、精密电压调节器、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器、温度补偿器和互补型集电极开路输出器等七部分组成。
下面我们简单介绍一下各部分的功能。
《集成电路基础知识培训》讲义
手机芯片设计与制造需要考虑到 功耗、性能、面积和成本等多个 因素，同时还需要满足日益增长
的计算和通信需求。
高集成度、低功耗和高效能是手 机芯片设计与制造的重要发展趋
势。
案例二：汽车电子控制系统中的集成电路
汽车电子控制系统是集成电路 应用的另一个重要领域，涉及 到汽车的安全、舒适和节能等 方面。
包含5000-10万个逻辑门或5万-100万个晶 体管。
包含超过10万个逻辑门或超过100万个晶体 管。
按结构分类
单片集成电路
多芯片组件（MCM）
整个电路集成在一块芯片上，如微处 理器、存储器等。
将多个独立的芯片通过导电胶粘接或 其它互连技术集成在一起，形成一个 整体。
混合集成电路
由多个独立的半导体器件和被动元件， 通过一定的电路互连集成在一块衬底 上。
根据规格说明书，进行逻辑设计，包括算法 设计、逻辑电路设计等。
规格制定
根据需求分析结果，制定芯片规格说明书， 明确芯片功能、性能参数等。
物理设计
将逻辑设计转化为物理版图，进行布局、布 线、电磁兼容性等设计。
集成电路制造流程
薄膜制备
在晶圆表面制备所需薄膜，如 氧化层、绝缘层等。
掺杂与退火
通过掺杂工艺将杂质引入晶圆 中，实现不同导电类型的区域， 并进行退火处理。
材料准备
准备晶圆、光刻胶等制造所需 材料。
光刻与刻蚀
通过光刻技术将设计好的电路 图形转移到晶圆表面，然后进 行刻蚀，形成电路结构。
测试与封装
对制造完成的芯片进行测试， 确保性能达标，然后进行封装， 便于应用。
集成电路测试与验证
功能测试
测试芯片的功能是否符合设计要求， 验证逻辑和性能参数是否达标。
开关型霍尔集成电路的判别及应用
开关型霍尔集成电路的判别及应用
霍尔集成电路最常用的就是开关型霍尔集成电路。
图1就是典型的一种。
测量开关型霍尔集成电路可按图2搭一个电路，电源可选4.5~24V，本电路选6V。
把万用表拨在直流10V挡。
因霍尔集成电路为集电极开路输出，所以测试时，应加一个1~2K的电阻。
平时输出端3脚和地2脚为高电平（接近电源电压），当用一小磁铁（可用10mm*10mm*15mm的永久磁铁，也可把坏的铁氧体永磁扬砸下一小块）靠近霍尔集成电路有数字的一面时，如果电压表指针降到0.15V左右时，说明霍尔集成电路是好的。
如果当小磁铁已接触到霍尔集成电路有字的一面时，电压表指示仍不下降，可把磁铁的磁极调一下再试（本电路所示霍尔集成电路是磁铁N 极靠近时输出低电平），如果电压表指示下降到0.15V左右，说明霍尔集成电路是好的，否则说明霍尔集成电路是坏的。
图3是用霍尔集成电路控制继电器的应用电路，当小磁铁靠近霍尔集成电路时，继电器吸合。
图4是公共汽车关门指示电路。
当门1、门2都关上时（磁铁靠近霍尔集成电路），或非门输出高电平，VT1导通，绿灯亮，司机可以开车。
否则，红灯亮。
全方位解析霍尔开关原理电路及失效检测
全方位解析霍尔开关原理电路及失效检测霍尔开关是一种基于霍尔效应的传感器，用于检测磁场的存在或强度。
它由霍尔元件、电源、输出电路和保护电路组成。
本文将从原理、电路设计和失效检测等方面对霍尔开关进行全方位解析。
1.霍尔效应原理：霍尔效应是描述在磁场作用下，电流通过导体时会产生电位差（霍尔电压）的现象。
在霍尔开关中，霍尔元件是关键部分，它通常由半导体材料制成，并置于一个磁场中。
当磁场施加在霍尔元件上时，通过霍尔元件的电流会引起一个垂直于电流和磁场的电压差。
这个电压差可以被检测到，并用作开关触发信号。
2.霍尔开关基本电路：霍尔开关通常由以下几部分组成：霍尔元件、电源、输出电路和保护电路。
-霍尔元件：霍尔元件一般由一个永久磁体和一个霍尔传感器组成。
当磁场变化时，霍尔元件会产生不同的输出信号。
-电源：电源用于为霍尔元件提供工作电压。
一般情况下，霍尔元件需要直流电源。
-输出电路：输出电路负责将霍尔元件产生的电压信号转换为开关信号。
当磁场强度超过一些阈值时，输出电路会触发开关状态。
-保护电路：保护电路用于保护霍尔元件免受电磁干扰和静电放电等因素的影响。
3.霍尔开关失效检测：霍尔开关的失效通常指的是输出电路无法正确检测到磁场变化。
常见的失效原因有以下几种：-电源故障：如果电源供电不稳定或存在电压波动，霍尔元件可能无法正常工作。
-磁场干扰：周围的强磁场或静电场可能干扰霍尔元件的正常工作。
为了避免磁场干扰，通常需要在设计中加入适当的屏蔽措施。
-霍尔元件损坏：由于霍尔元件制造质量不佳或外力碰撞等原因，霍尔元件可能会损坏。
-连接线路故障：如果连接线路存在接触不良、开路或短路等问题，霍尔开关的工作也会受到影响。
为了检测霍尔开关的失效，可以采取以下措施：-定期检查电源电压是否稳定。
-为霍尔开关设置适当的屏蔽以防止磁场干扰。
-定期检查霍尔元件是否有损坏，如发现问题应及时更换。
-检查连接线路是否正常，并确保连接可靠。
总结：霍尔开关是一种常用的传感器，在工业自动化和电子设备中具有广泛的应用。
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锁存型霍尔效应开关集成电路基础知识
介绍：
根据数字输出，霍尔效应集成器件可以分为四种：单极性开关双极性开关，全极性开关和锁存型开关。
本文主要来阐述锁存型开关。
锁存型霍尔效应传感器集成电路，通常是作为数字输出霍尔效应开关，锁存输出状态。
锁存型与双极性相似，有一个正极的BOP和一个负极的BRP，但对开关状态转换的控制严格。
锁存型工作时需要正负磁场都有。
一个正的南极磁场会使器件处于导通状态。
器件打开之后，器件将锁存这个状态，即使把磁场移走，器件也一直保持打开，直到一个北极的负磁场的到来，才能使它关断。
当北极磁场使它关断之后，器件将锁存这个状态，即使把磁场移走，器件也将一直保持关断，直到下一个南极正磁场的到来，器件才能再次打开。
图1 两个锁存型器件与环形磁铁的应用。
环形磁铁转动
时，经过霍尔器件南北磁场转换，使器件打开或者关闭。
图1为器件应用于检测旋转轴的位置，将多个磁铁组成一个简单的结构，采用磁场极性交替“环形磁铁”封装好的IC与每个相邻的环形磁铁构成霍尔双极性开关器件。
轴旋转时，磁场区向霍尔元件移动。
器件是受到最近的磁场影响，当与南极磁场相对时，打开，当与北极磁场相对时，关闭。
注意器件的打字面面向磁铁。
磁场开关点的定义：
B为磁场强度，用来表示霍尔器件的开关点，单位是GS（高斯），或者T（特斯拉），转换关系是1GS=0.1mT。
B磁场强度有南极和北极之分，所以有必要记住它的代数关系，北极磁场为负数，南极磁场为正数。
该关系可以比较南极北极磁场的代数关系，磁场的相对强度是由B的绝对值表示，符号表示极性。
例如：一个-100GS（北极）磁场和一个100GS（南极）磁场的强度是相同的，但是极性相反。
-100GS的强度要高于-50GS。
• BOP –磁场工作点；使霍尔器件开关打开的磁场强度。
器件输出的参数取决于器件的电学设计。
• BRP –磁场释放点；磁场减弱到使霍尔器件关断的磁场强度。
器件输出的参数取决于器件的电学设计。
• BHYS –磁开关点滞回窗口。
霍尔元件的传输功能利用开关点之间的这个差值来过滤掉在应用中可能由于机械振动或电磁噪声引起磁场的小的波动值。
BHYS = | BOP − BRP |.
典型工作状态
锁存型霍尔传感器的开关点是关于B=0对称的，如图2所示。
开关点磁场的大小相同，极性相反。
例如，如果工作点是+85GS（一般认为是南极磁场），那么释放点就是-85GS （一般认为是北极磁场）。
锁存最新的状态，防止开关受薄弱磁场的影响。
一个锁存型器件，在南极磁场下打开，输出一个逻辑低电平（为输出管的饱和压降Voutsat，一般小于200mV），在北极磁场下关断，输出一个逻辑高电平（Vcc）。
因为器件是锁存型的，所以在回差窗口BOP与BRP之间，器件的开关状态是不会改变的。
因为在开关状态改变之前，必须经过磁场必须经过0GS，所以锁存型器件的回差窗口在比其他类型的霍尔器件要宽一些。
器件在任何磁场下均可以上电，通过图2说明。
初始在一个比BOP和BRP都要小的磁场下，器件关断，输出逻辑高电平（Vcc），随后，向右边的箭头，磁场逐渐变为正，当磁场大于BOP时，器件打开，输出状态翻转为低电平。
如果磁场一直大于BRP，那么即使磁场小于BOP，在BHYS区，器件也将一直保持打开，输出状态不变。
接着，箭头又回到左边，磁场强度又正变负，磁场强度降低到BRP以下时，器件将关断，输出回到初始状态。
图2。
锁存型开关的输出特性。
大于BOP，小于BRP
的磁场影响开关点切换，其他弱磁场不影响开关状态
磁铁
一个磁铁可以提供两个相反的磁极，然而，用环形或者带状的磁铁更符合成本效益。
环形和带状磁铁可以指定间距的使磁极交替变换。
一个环形磁铁是环型或圆盘状（见图1）径向或轴向磁极交替变化。
带状磁铁是一个磁极交替变换的带状结构。
环形磁铁中包含了陶瓷，稀土材料，柔性材料。
带状磁铁总是利用柔性材料，如丁腈橡胶粘合剂含有钡铁，或更高级的能源稀土材料。
环形磁铁有许多的磁极，一般用（磁极/英寸）来定义。
一个4极环形磁铁包含两个南极两个北极（N-S-N-S），一个11个磁极/英寸的条形磁铁在每间隔0.0909英寸就有一个磁极交换。
极间距离可以从磁铁制造商那里得到。