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                  霍爾傳感器的發展

                  發布日期:2022-04-25 14:56:06

                  霍爾傳感器的發展


                  霍爾傳感器是基于霍爾效應的傳感器,它在傳感器中扮演了一個非常重要的角色。一般它由半導體的材料制作,利用它可把與磁場有關的物理量轉化為電信號的特點,??杀挥脕頇z測磁場中的磁通量密度,還可在各種與磁場相關的場合中應用,例如檢測位置和運動,檢測電流和功率。

                  下表列出了霍爾傳感器和相關競爭技術的特性、優劣勢比較?;魻杺鞲衅鲬弥胁皇墉h境中的塵埃、油污、背景光源影響,同時還有體積小、重量輕、抗震動、耐沖擊和壽命長的優點??梢约嫒菸㈦娮蛹夹g,便于小成本大批量生產。

                  霍爾傳感器的發展

                  霍爾傳感器和相關競爭技術對比

                  從1879年由霍爾(Hall)發現霍爾效應后到現在已經有100多年?;魻栃膽么笾職v經了以下三個階段:

                  第一階段:從1879年截止到20世紀40年代早期。這段時間,霍爾效應還沒引起大家充分的重視,原因是金屬材料的電子濃度和霍爾效應都很弱。這個時候利用霍爾效應制造出的傳感器(例如此時間段內就有人用金屬鉍造出了霍爾傳感器)大都實用性不強。對霍爾傳感器的研究處于停滯不前的狀態,當時也沒有找到更適合的制造霍爾傳感器的材料。

                  第二階段:時間到了20世紀40年代中期,這之后出現了各種各樣的霍爾器件。這要得益于半導體材料、制造工藝和技術的發展。特別是采用材料鍺,迅速推動了霍爾器件向前發展。先后出現了利用分立霍爾器件制造出的各種磁場傳感器,霍爾器件的實用性大大增強。例如在磁頭、磁羅盤、非接觸開關、接近開關、位置、角度、速度、加速度量測傳感器等應用上都有霍爾器件的應用,這段時間對霍爾的應用邁向多元化。

                  第三階段:從上世紀60年代后,伴隨微電子技術的迅猛發展,使得制造出將相關信號處理電路與霍爾半導體元件集成在一塊的霍爾傳感器成為可能。而上世紀80年代大規模超大規模集成電路和機械加工技術的發展,又將霍爾器件的應用推到了一個新的高潮。這段時間霍爾元件還可做成三端口或四端口,便于大批量量產的微型霍爾器件也開始出現,大大完善了霍爾器件的系列。此外,20世紀70年代末,量子霍爾效應也被發現。最近,據報道又有人發明了等離子的霍爾傳感器。這段時間到目前,霍爾器件的相關技術和應用獲得了前所未有的發展高潮。

                  采用載流子遷移率高的特殊半導體材料如InSb來制作霍爾感應片,以使得霍爾元件在較低的自身功耗下具有較高的靈敏度,是最容易被想到的方法。然而這卻與現有的硅基單片集成這一系統和電路的發展方向背道而馳,從而使得傳感器的制造成本大為提高。

                  目前硅基的微電子制造工藝已經發展得相當成熟,采用硅基工藝制造的各種中、大規模模擬、數字以及混合信號集成電路產品的性能都相當穩定,因此制造將信號處理電路與霍爾元件集成在一塊的單片霍爾集成傳感器也大都立足于已有的各種硅基集成電路制造工藝技術。

                  從目前的發展來看,精高度、穩定性高以及靈敏度高依舊會是霍爾傳感器的發展趨勢,它的發展與微電子技術及工藝水平密切相關。

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