一文读懂磁传感器

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1. 线性型霍尔传感器

由霍尔元件、线性放大器和射极跟随器组成，它输出模拟量。输出电压与外加磁场强度呈线性关系，如下图所示，在B1～B2的磁感应强度范围内有较好的线性度，磁感应强度超出此范围时则呈现饱和状态。

线性型霍尔传感器工作原理

霍尔线性器件拥有很宽的磁场量测范围，并能识别磁极。其应用领域有电力机车、地下铁道、无轨电车、铁路等，还可用于变频器中用于监控电量、光伏直流柜监测光伏汇流箱实时输出电流的作用、电动机保护等。 线性霍尔传感器还可以用于测量位置和位移，霍尔传感器可用于液位探测、水流探测等。

2. 开关型霍尔传感器

由稳压器、霍尔元件、差分放大器，斯密特触发器和输出级组成，它输出数字量。

开关型霍尔传感器工作原理

霍尔开关器件无触点、无磨损、输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高，工作温度范围宽，可达-55℃～150℃。开关型霍尔传感经过一次磁场强度的变化，则完成了一次开关动作，输出数字信号，可以计算汽车或机器转速、ABS系统中的速度传感器、汽车速度表和里程表、机车的自动门开关、无刷直流电动机、汽车点火系统、门禁和防盗报警器、自动贩卖机、打印机等。

3. 磁力计

是利用霍尔效应产生的电势差来测算外界磁场的大小和极性。磁力计是采用CMOS工艺的平面器件。工艺相对一般IC更为简单，一般采用P型衬底上N阱上形成传感器件，通过金属电极将传感器与其他电路（如放大器、调节处理器等）相连。

但这样设计的的霍尔传感器只能感知垂直于管芯表面的的磁场变化，因此增加了磁通集中器（magnetic flux concentrator），工艺上来讲就是做原来的管芯上增加一层坡莫合金，可探测平行于管芯方向的磁场。由此，霍尔传感器实现了从单轴到三轴磁力计的跨越式发展。

图（a）增加磁通集中器的霍尔传感器的顶视图

图（b）增加磁通集中器的霍尔传感器的剖面图

磁力计广泛应用于智能手机、平板电脑和导航设备等移动终端，拥有巨大的市场前景。同时，磁力计可以与加速度计组成6轴电子罗盘，三种惯性传感器（加上陀螺仪）组合在一起还能实现9轴组合传感器，构成更强大的惯性导航产品。

各向异性磁阻（AMR）传感器

某些金属或半导体在遇到外加磁场时，其电阻值会随着外加磁场的大小发生变化，这种现象叫做磁阻效应，磁阻传感器利用磁阻效应制成。

1857年，Thomson发现坡莫合金的的各向异性磁阻效应。对于有各向异性特性的强磁性金属, 磁阻的变化是与磁场和电流间夹角有关的。我们常见的这类金属有铁、钴、镍及其合金等。

当外部磁场与磁体内建磁场方向成零度角时, 电阻是不会随着外加磁场变化而发生改变的；但当外部磁场与磁体的内建磁场有一定角度的时候, 磁体内部磁化矢量会偏移，薄膜电阻降低, 我们对这种特性称为各向异性磁电阻效应（Anisotropic Magnetoresistive Sensor,简称AMR）。磁场作用效果下图。

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