單極霍爾效應(yīng)傳感器，也稱為單極開(kāi)關(guān)，可為各種接近感應(yīng)設(shè)備（從變速桿到筆記本電腦的屏幕）設(shè)置動(dòng)畫(huà)。

霍爾效應(yīng)是1879年由埃德溫·霍爾（Edwin Hall）發(fā)現(xiàn)的，距發(fā)現(xiàn)電子已經(jīng)整整20年了。當(dāng)時(shí)，沒(méi)有人真正知道如何解釋這種現(xiàn)象。直到很久以后，這種效果才進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用。 

霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者埃德溫·霍爾（Edwin Hall）。圖片由  John Hopkins University提供

如今，霍爾效應(yīng)已廣泛用于各種電氣系統(tǒng)中，通常以霍爾效應(yīng)傳感器的形式使用。為了本文的目的，我們將研究一種特定類型的霍爾效應(yīng)傳感器：?jiǎn)螛O霍爾效應(yīng)傳感器。 

霍爾效應(yīng)：簡(jiǎn)要回顧

我們對(duì)單極霍爾效應(yīng)傳感器的討論首先需要我們了解霍爾效應(yīng)的核心。霍爾效應(yīng)是當(dāng)暴露于磁場(chǎng)中時(shí)導(dǎo)電材料兩側(cè)之間的電勢(shì)差。 

霍爾效應(yīng)的視覺(jué)描繪。圖片由Melexis提供

在較高的水平上，可以這樣想：電子流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，它們沿直線移動(dòng)。現(xiàn)在，如果將該導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中，則電子會(huì)在洛倫茲力的作用下偏離其直線。電子的這種不均勻的空間分布導(dǎo)致在導(dǎo)體中形成電勢(shì)差。 

出于多種原因，霍爾效應(yīng)傳感器利用了這種效應(yīng)來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)。

單極霍爾效應(yīng)傳感器

甲單極霍爾效應(yīng)傳感器使用霍爾效應(yīng)等的開(kāi)關(guān)來(lái)操作。工作原理如下。 

呈現(xiàn)出足夠強(qiáng)度（磁通密度）的正磁場(chǎng)（南極）的磁體將導(dǎo)致設(shè)備切換到導(dǎo)通狀態(tài)。一旦打開(kāi)，單極IC將保持導(dǎo)通狀態(tài)，直到磁場(chǎng)消失并且IC恢復(fù)為截止?fàn)顟B(tài)為止。

單極開(kāi)關(guān)操作區(qū)域與磁通密度的關(guān)系。圖片由  Allegro Microsystems提供

這些開(kāi)關(guān)的操作通常取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁場(chǎng)方向和設(shè)備公差。在大多數(shù)單極開(kāi)關(guān)中，磁場(chǎng)需要垂直指向封裝的表面。 

磁場(chǎng)方向?qū)τ趩螛O開(kāi)關(guān)的操作很重要。圖片由Steven R.Stuve提供

單極霍爾效應(yīng)傳感器的應(yīng)用

這項(xiàng)技術(shù)已在許多接近感應(yīng)設(shè)備中找到了家。 

該技術(shù)的一個(gè)經(jīng)典示例應(yīng)用是車輛變速桿。當(dāng)駕駛員移動(dòng)操縱桿時(shí)，操縱桿底部的磁鐵也會(huì)移動(dòng)。當(dāng)它改變位置時(shí)，不同的傳感器會(huì)暴露在磁場(chǎng)中，并且它們的開(kāi)關(guān)會(huì)打開(kāi)。其他距離附近的其他設(shè)備均已關(guān)閉。以這種方式，駕駛員可以控制車輛的操作模式（即，行駛，停車，倒車，空檔）。

車輛變速桿中的單極霍爾效應(yīng)傳感器。圖片由Allegro Microsystems提供

其他應(yīng)用包括檢測(cè)筆記本電腦或滑動(dòng)智能手機(jī)的打開(kāi)和關(guān)閉方向。 

筆記本電腦中的單極霍爾效應(yīng)傳感器。圖片由Digi-Key提供

新型雙單極開(kāi)關(guān) 

如今，由于其廣泛的應(yīng)用范圍，公司仍在致力于改進(jìn)和小型化單極開(kāi)關(guān)。 

就在本月，Diodes Incorporated發(fā)布了AH3188，這是一種新型的超高靈敏度，低功耗單極開(kāi)關(guān)。該設(shè)備包括雙單極性輸出，這意味著AH1388可以獨(dú)立檢測(cè)北極和南極。

AH1388的圖形。圖片由Diodes Incorporated提供

該設(shè)備聲稱具有更高的靈敏度，可以使用更小的磁體，從而可以實(shí)現(xiàn)更緊湊，更低功耗和靈活的設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品針對(duì)接近感應(yīng)設(shè)計(jì)，目前已全面投入生產(chǎn)。

用作小型靈活開(kāi)關(guān)

單極霍爾效應(yīng)傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)作為開(kāi)關(guān)的有用技術(shù)。這些設(shè)備通常在接近感應(yīng)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，為設(shè)計(jì)人員提供了小型靈活的解決方案。 

隨著公司仍在開(kāi)發(fā)和改進(jìn)該技術(shù)，這些設(shè)備似乎仍將廣泛可用。