霍尔器件按结构可以分为三大类:霍尔元件、霍尔集成电路和霍尔功能组件。一般而言,霍尔器件是由单独半导体霍尔区构成的分立电子元件,它所产生的电动势很低,在使用时还需要外接放大器,很不方便。随着微电子技术的发展,借助半导体制作工艺将半导体霍尔区及其所需的外周功能电路一起制作在同一块硅外延片上,这就构成了霍尔集成电路和霍尔功能组件。
线性型霍尔器件的输入量是磁感应强度,输出量是电压。输出量与输入量成直线性函数关系,如图1 20所示。线性型霍尔器件主要用于测量,可制成用来测量各种物理量,例如,磁通、磁通密度、电压、电流、功率、频率、相位移、电磁转矩、直线位移、角
度、振动、转速、流量和压力等物理量的仪表。
开关型霍尔器件由电压调节器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级等五部分所组成,如图1.21所示。它的输入量是磁感应强度,输出量是高低电平的数字信号。在正磁场作用之下的开关型霍尔器件的特性曲线如图1.22所示。所谓正磁场是指磁体的南极s指向霍尔器件商标面的磁场;反之,所谓负磁场是指磁体的北极N指向霍尔器件商标面的磁场。对于开关型霍尔器件而言,当磁感应强度由零开始增大到达某一数值BOP时,霍尔器件开通,输出低电平,横坐标上对应BoP的点被称之为“磁工作点”。
当磁感应强度从“磁工作点”开始继续增大时,霍尔器件一直保持开通状态,即一直输出低电平;当磁感应强度由一个大于Bop的数值开始减小返回时,在磁感应强度减小返回到达“磁工作点”数值的情况下,霍尔器件仍然保持开通状态,输出低电平;只有当磁感应强度减小至某一数值BRP时,霍尔器件才关闭,输出高电平,横坐标上对应BRP的点被称之为“磁释放点”。磁工作点与磁释放点之差,即数值(BoP一BRP)=BHYS被称之为开关型霍尔器件的“磁滞区”。不同设计的开关型霍尔器件具有不同的磁滞区BHYs,外加磁场的大小不会改变某一开关型霍尔器件的磁滞区的数值大小。开关型霍尔器件的磁滞回线相对于零磁场纵坐标轴是不对称的,它的导通和截止过程只和外界磁场的大小有关,不需要磁场极性的变换。图1.23给出了开关型霍尔器件在交变磁场作用之下的输出特性。

锁存型霍尔器件同样也是由电压调节器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级等五部分所组成,如图1.21所示。锁存型霍尔器件实质上也一种开关型霍尔器件,它与一般开关型霍尔器件的差别在于:它是由双磁极激发的,其输出特性曲线如图1.24所示。由图可见,锁存型霍尔器件的输出特性曲线相对于零磁场纵坐标轴是对称的,因此在交变磁场的作用之下可以获得占空比为l:1的输出波形,如图1.25所示,且不受外界温度和交变磁场峰值大小的影响。
锁存型霍尔器件的基本工作过程是,当外加磁场方向为正时,差分放大器的输出电压为正,并作为施密特触发器的触发信号。差分放大器的输出电压随着外加磁感应强度的增强而增加,当达到施密特触发器的导通电压阈值时,电路的输出VO由高电平变为低电平。由于触发器的导通和截止的电压阀值被设计成对称的,所以当外加磁感应强度减弱时,触发器仍保持导通状态;只有当改变磁体的极性并达到一定强度,致使差分放大器输出的负触发信号达到施密特触发器的截止电压闽值时,触发器才由导通突变为截止。因此,磁体的极性每变换一次,锁存型霍尔器件的输出就完成一次开关转换,这种 特性特别适用于在无刷直流永磁电动机中作转子位置的传感器件。
国内外生产霍尔器件的厂商比较多,主要有:MELEXIS、ALLE(IR()、HYNYWEL、INFNEON(英飞凌)、ANACHII,(易亨)、AKE(旭化成)、TOSHIBA(东芝)、NiERA(Nippon ceramnjc)、NATTonNAIL,(松下)、LG(韩国三星)、北京东世电子、南京艾驰、南京新捷中旭电子、南京中旭电子、杭州中霍电子等。