- 物聯(lián)網(wǎng)百科
- 產(chǎn)品百科
- 元器件百科
- 方案百科
磁敏傳感器中，霍爾元件及霍爾傳感器的生產(chǎn)量是最大的。它主要用于無(wú)刷直流電機（霍爾電機）中，這種電機用于磁帶錄音機、錄像機、XY記錄儀、打印機、電唱機及儀器中的通風(fēng)風(fēng)扇等。另外，霍爾元件及霍爾傳感器還用于測轉速、流量、流速及利用它制成高斯計、電流計、功率計等儀器。 磁敏傳感器是傳感器產(chǎn)品的一個(gè)重要組成部分, 隨著(zhù)我國磁敏傳感器技術(shù)的發(fā)展, 其產(chǎn)品 種類(lèi)和質(zhì)量將會(huì )得到進(jìn)一步發(fā)展和提高, 進(jìn)軍汽車(chē), 民用儀表等這些量大面廣的應用領(lǐng)域即 將實(shí)現.國產(chǎn)的電流傳感器,高斯計等產(chǎn)品日前已經(jīng)開(kāi)始走入國際市場(chǎng),與國外產(chǎn)品的差距 正在快速縮小
磁敏傳感器的工作原理
磁敏傳感器，顧名思義就是感知磁性物體的存在或者磁性強度(在有效范圍內)這些磁性材料除永磁體外，還包括順磁材料(鐵、鈷、 鎳及其它們的合金)當然也可包括感知通電(直、交)線(xiàn)包或導線(xiàn)周?chē)?/a>磁場(chǎng)。
一， 傳統的磁檢測中首先被采用的是電感線(xiàn)圈為敏感元件。特點(diǎn)正是無(wú)須在線(xiàn)圈中通電，一般僅對運動(dòng)中的永磁體或電流載體起敏感作用。后來(lái)發(fā)展為用線(xiàn)圈組成振蕩槽路的。 如探雷器， 金屬異物探測器，測磁通的磁通計等. (磁通門(mén)，振動(dòng)樣品磁強計)。
霍爾效應：通電的載體在受到垂直于載體平面的外磁場(chǎng)作用時(shí)，則載流子受到洛倫茲力的作用， 并有向兩邊聚集的傾向,由于自由電子的聚集(一邊多一邊必然少)從而形成電勢差， 在經(jīng)過(guò)特殊工藝制備的半導體材料這種效應更為顯著(zhù)。從而形成了霍爾元件。早期的霍爾效應的材料Insb(銻化銦)。為增強對磁場(chǎng)的敏感度,在材料方面半導體IIIV 元素族都有所應用。近年來(lái)，除Insb之外，有硅襯底的，也有砷化鎵的。霍爾器件由于其工作機理的原因都制成全橋路器件，其內阻大約都在150Ω~500Ω之間。對線(xiàn)性傳感器工作電流大約在2~10mA左右，一般采用恒流供電法。
Insb與硅襯底霍爾器件典型工作電流為10mA。而砷化鎵典型工作電流為2 mA。作為低弱磁場(chǎng)測量，我們希望傳感器自身所需的工作電流越低越好。（因為電源周?chē)从?/a>磁場(chǎng)，就不同程度引進(jìn)誤差。另外，目前的傳感器對溫度很敏感，通的電流大了，有一個(gè)自身加熱問(wèn)題。（溫升）就造成傳感器的零漂。這些方面除外附補償電路外，在材料方面也在不斷的進(jìn)行改進(jìn)。
霍爾傳感器主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)為開(kāi)關(guān)型器件，一類(lèi)為線(xiàn)性霍爾器件，從結構形式（品種）及用量、產(chǎn)量前者大于后者。霍爾器件的響應速度大約在1us 量級。
磁阻傳感器，磁敏二極管等是繼霍爾傳感器后派生出的另一種磁敏傳感器。采用的半導體材料于霍爾大體相同。但這種傳感器對磁場(chǎng)的作用機理不同，傳感器內載流子運動(dòng)方向與被檢磁場(chǎng)在一平面內。（順便提醒一點(diǎn)，霍爾效應于磁阻效應是并存的。在制造霍爾器件時(shí)應努力減少磁阻效應的影響，而制造磁阻器件時(shí)努力避免霍爾效應（在計算公式中，互為非線(xiàn)性項）。在磁阻器件應用中，溫度漂移的控制也是主要矛盾，在器件制備方面，磁阻器件由于與霍爾不同，因此，早期的產(chǎn)品為單只磁敏電阻。由于溫度漂移大，現在多制成單臂（兩只磁敏電阻串聯(lián)）主要是為補償溫度漂移。目前也有全橋產(chǎn)品，但用法（目的）與霍爾器件略有差異。據報導磁阻器件的響應速度同霍爾1uS量級。
磁阻傳感器由于工作機理不同于霍爾，因而供電也不同，而是采用恒壓源（但也需要一定的電流）供電。當后續電路不同對供電電源的穩定性及內部噪聲要求高低有所不同。
在磁敏元件作為檢測磁場(chǎng)而設計和制造的 ，一般檢測的概念是：測量磁場(chǎng)中某一點(diǎn)的磁性。作為點(diǎn)的定義在幾何學(xué)中是無(wú)限小的。在磁場(chǎng)檢測中，由于磁場(chǎng)的面積、體積、縫隙大小等都是有限面積（尺寸），因此我們希望磁敏元件之面積與被測磁場(chǎng)面積相比也應該是越小越準確。在磁場(chǎng)成像的技術(shù)中，元件體積越小，在相同的面積內采集的像素就愈多。分辨率、清晰度越高。在表面磁場(chǎng)測量與多級磁體的檢測中，在磁柵尺中，必然有如此要求。從磁敏元件工作機理看，為提高靈敏度在幾何形狀處于磁場(chǎng)中的幾何尺寸都有相應要求，這與“點(diǎn)”的要求是相矛盾的。在與國外專(zhuān)家技術(shù)交流中得知，1999年俄羅斯專(zhuān)家說(shuō)他們制成了體積0 .6mm得探頭（是幾個(gè)研究所合作搞成的）。美國也有相應的產(chǎn)品，售價(jià)約70美元一只。是否是目前最高水平，未見(jiàn)其它報導。
磁敏傳感器的發(fā)展特點(diǎn)
1. 集成電路技術(shù)的應用. 將硅集成電路技術(shù)應用于磁敏傳感器, 制成集成磁敏傳感器.
2.InSb 薄膜技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功,使得霍爾器件產(chǎn)能劇增,成本大幅度下降.
3.強磁體合金薄膜得到廣泛應用.各種磁阻器件出現,應用領(lǐng)域廣泛.
4.巨磁電阻多層薄膜的研究與開(kāi)發(fā).新器件的高靈敏度,高穩定性,引起研制高密度 記錄磁盤(pán)讀出頭的科技人員的極大關(guān)注.
5.非晶合金材料的應用.與基礎器件配套應用,大大改善了磁傳感器性能.
6.Ⅲ—V 族半導體異質(zhì)結構材料的開(kāi)發(fā)和應用.通過(guò)外延技術(shù),形成異質(zhì)結構,提高 磁敏器件的性能.
國外磁敏傳感器的現狀
1.國外磁傳感器的常見(jiàn)種類(lèi) 就市場(chǎng)占有情況來(lái)看,國外磁敏傳感器主要品種依然是霍爾元件,磁阻元件.近期的 巨磁阻元件也有良好的發(fā)展空間.
2.外磁傳感器的代表廠(chǎng)商: 霍爾元件:日本旭化成;日本東芝;美國 HONeywell 公司;美國 Allogro 公司. 磁阻器件:日本 SONY 公司;荷蘭 PHILIPS 公司.
3.國外磁傳感器的應用情況 磁敏傳感器應用的最大特點(diǎn)是無(wú)接觸測量.
霍爾元件: 磁場(chǎng)測量,做高斯計(特斯拉計)的檢測探頭. 電流檢測,做電流傳感器/變送器的一次元件. 直流無(wú)刷電機,用于檢測轉子位置并提供激勵信號. 集成開(kāi)關(guān)型霍爾器件的轉速/轉數測量.
