霍爾開關(guān)

1 原理簡(jiǎn)介

　　當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí)，薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢(shì)U，其表達(dá)式為U=K·I·B/d。其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場(chǎng)（洛倫茲力Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度。

　　由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。

　　霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào)，同時(shí)又具備工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。

　　霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強(qiáng)度B來(lái)表征的，當(dāng)B值達(dá)到一定的程度（如B1）時(shí)，霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號(hào)輸出之分。

　　霍爾開關(guān)具有無(wú)觸點(diǎn)、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作。霍爾開關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表等，作為一種新型的電器配件。

2 分類

　　1、單極霍爾效應(yīng)開關(guān)（數(shù)字輸出）

　　單極霍爾效應(yīng)開關(guān)具有磁性工作閾值(Bop)。如果霍爾單元承受的磁通密度大于工作閾值，那么輸出晶體管將開啟；當(dāng)磁通密度降至低于工作閾值(Brp)時(shí)，晶體管會(huì)關(guān)閉。滯后(Bhys)是兩個(gè)閾值(Bop-Brp)之間的差額。即使存在外部機(jī)械振動(dòng)及電氣噪音，此內(nèi)置滯后頁(yè)可實(shí)現(xiàn)輸出的凈切換。單極霍爾效應(yīng)的數(shù)字輸出可適應(yīng)各種邏輯系統(tǒng)。這些器件非常適合與簡(jiǎn)單的磁棒或磁桿一同使用。單極性霍爾開關(guān)它的正反面會(huì)各指定一個(gè)磁極感應(yīng)才會(huì)有作用，在具體應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)該注意磁鐵的磁極的安裝，反了就會(huì)造成單極性不感應(yīng)輸出。

　　2、雙極霍爾效應(yīng)開關(guān)（數(shù)字輸出）

　　雙極性霍爾具體又分雙極性不帶鎖存型霍爾開關(guān)和雙極性鎖存型霍爾開關(guān)。

　　雙極霍爾效應(yīng)開關(guān)通常在南極磁場(chǎng)強(qiáng)度足夠的情況下打開，并在北極磁場(chǎng)強(qiáng)度足夠的情況下關(guān)閉，但如果磁場(chǎng)被移除，則是隨機(jī)輸出，有可能是打開，也有可能是關(guān)閉。雙極鎖存型霍爾效應(yīng)開關(guān)通常在南極磁場(chǎng)強(qiáng)度足夠的情況下打開，并在北極磁場(chǎng)強(qiáng)度足夠的情況下關(guān)閉，但如果磁場(chǎng)被移除，不會(huì)更改輸出狀態(tài)。這些霍爾效應(yīng)開關(guān)可使用南北交變磁場(chǎng)、多極環(huán)磁鐵進(jìn)行磁驅(qū)動(dòng)。

　　3、雙極鎖存型霍爾效應(yīng)開關(guān)（數(shù)字輸出）

　　當(dāng)置于n極（或s極）的磁場(chǎng)時(shí)開啟，磁場(chǎng)移除后繼續(xù)保持開啟；只有當(dāng)再次置于s極（或n極）時(shí)才會(huì)關(guān)閉，磁場(chǎng)移除后繼續(xù)保持關(guān)閉狀態(tài)，知道下次磁場(chǎng)改變，這種保持上次狀態(tài)的特性即鎖存特性，這種類型的霍爾效益開關(guān)即雙極鎖存型霍爾效應(yīng)開關(guān)。

　　4、全極霍爾效應(yīng)開關(guān)（數(shù)字輸出）

　　與其他霍爾效應(yīng)開關(guān)不同，只要存在強(qiáng)度足夠大的北極或南極磁場(chǎng)，這些器件就能打開；而在沒有磁場(chǎng)的時(shí)候，輸出會(huì)關(guān)閉。

　　5、線性霍爾效應(yīng)傳感器IC（模擬輸出）

　　線性霍爾效應(yīng)傳感器IC的電壓輸出會(huì)精確跟蹤磁通密度的變化。在靜態(tài)（無(wú)磁場(chǎng)）時(shí)，從理論上講，輸出應(yīng)等于在工作電壓及工作溫度范圍內(nèi)的電源電壓的一半。增加南極磁場(chǎng)將增加來(lái)自其靜態(tài)電壓的電壓。相反，增加北極磁場(chǎng)將增加來(lái)自其靜態(tài)電壓的電壓。這些部件可測(cè)量電流的角、接近性、運(yùn)動(dòng)及磁通量。它們能夠以磁力驅(qū)動(dòng)的方式反映機(jī)械事件。

　　6、微功耗型霍爾效應(yīng)開關(guān)（數(shù)字輸出）

　　隨著手機(jī)、筆記本電腦、DV等便攜式設(shè)備的普及，對(duì)霍爾IC的功耗提出要求，由此產(chǎn)生了一大類新的霍爾IC。它是數(shù)字霍爾IC按功耗單獨(dú)分出的一類，其內(nèi)部采用休眠機(jī)制降低功耗，平均功耗可以達(dá)到uA級(jí)。它也可按功能分為單級(jí)型霍爾IC、鎖定型霍爾IC、和全級(jí)霍爾IC三類。這類一般用于電池長(zhǎng)期供電的系統(tǒng)。