全面認知·低溫漂霍爾元件

在《全面認知·霍爾元件》中, 我們介紹了三種霍爾元件：超高靈敏度霍爾元件, 高靈敏度霍爾元件和低漂移霍爾元件。

此章節中將介紹低漂移霍爾元件（砷化鎵 (GaAs)）的應用實例。

砷化鎵 (GaAs)霍爾元件的特征

在3個霍爾元件中溫度特性更穩定的元件。與定電壓驅動相比,在下定電流驅動時,溫度特性更加穩定。

圖1 砷化鎵霍爾元件的輸出電壓 (B=50mT)

代表應用案例

智能電話相機手抖校正結構

手抖校正是指向手抖的相反方向移動（補償）鏡頭位置,從而抑制被攝體 抖動的結構。用于數碼相機、單反相機和智能手機。用陀螺傳感器檢測拍照時手的抖動后,根據手的抖動量決定鏡頭的移動量(鏡頭位置)。霍爾元件在該手抖校正結構中負責檢測鏡頭的位置。

圖2 手抖動校正的結構 手抖校正結構

使用霍爾元件的手抖校正原理

使磁鐵的磁化方向與磁鐵的移動方向一致,并將霍爾元件配置于磁鐵磁極的交界處。這種配置的話,以磁鐵的S極/N極的交界處為中心,施加于霍爾元件的磁場存在一塊與磁鐵的移動量成比例變化的區域。

在這個區域內,可以精確地檢測磁鐵的位置(磁鐵的移動量=磁場變化=霍爾輸出電壓)。在這個區域內,可以精確地檢測磁鐵的位置
(磁鐵的移動量∝ 磁場變化∝ 霍爾輸出電壓)。

圖3 移動量檢測原理

手抖校正的主要部件是磁鐵、檢測鏡頭位置的霍爾元件、驅動鏡頭用的線圈。

為了防止拍攝體由于手抖而成像模糊，通過給線圈通電利用其和磁鐵之間的排斥力和吸引力使鏡頭移動。

通過霍爾元件檢測安裝在鏡頭上的磁鐵的位置,可以檢測到鏡頭的位置,使鏡頭可以正確地移動到希望補償的位置上。

圖4-1 橫向移動量檢測

在手抖校正檢測中,通過使用溫度特性穩定的GaAs霍爾元件,可以不受測定環境溫度影響地進行穩定的位置檢測。

此外,我們線上也有超小型霍爾元件的產品,適用于像智能手機等需要高密度安裝的產品。

圖4-2 縱向移動量檢測

開環型電流傳感器

磁感應式電流傳感器是通過測定測定對象的電流線周圍產生的磁場(磁通密度)來檢測電流量的傳感器。開環型電流傳感器用于空調的變器控制器部、太陽能發電的功率調節器的DC檢測部里等。

關于電流產生的磁通密度,根據Bio Savar定律,可以用下式表示。

B=μ0×(1/(2×π×r）)×I

B: 磁通密度

μ0: 真空導磁率

r: 距電流線的距離

I: 電流

圖5 伯·薩巴-爾定律

由該式可知,電流和磁通密度成比例關系,通過利用霍爾元件測定從電流線產生的磁場,能夠正確地測定流過電流線的電流量。

另外,與使用分流電阻直接測定的方法不同,是使測定對象的電流線和傳感器信號在絕緣狀態下檢測，該方法具有能夠無損失地進行測定的優點。

圖6 Open-Loop Current Sensor

開環型電流傳感器的主要部件是電流線、集中磁場的被稱為磁芯的磁性體、霍爾元件、放大器。以覆蓋電流線的周圍的方式配置磁芯,在磁芯的間隙部配置霍爾元件,用放大器放大霍爾元件的輸出。使電流在輸入電流線中流動時,產生的磁場被集中在磁芯,施加在霍爾元件上。

由于流過電流線的電流值和所產生的磁場成比例,所以根據施加在霍爾元件上的磁場,可以檢測到流過電流線的電流量(要測定的電流值 & 磁場 & 霍爾輸出電壓)。

開環型電流傳感器通過使用溫度特性優異的GaAs作為磁感應部分,所以能夠以簡潔的結構檢測到不受測定環境溫度影響，穩定的測定結果。

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