磁传感器是什么?
磁传感器是把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起敏感元件磁性能变化转换成电信号,从而检测电流、位置、方向等物理量的器件。
磁传感器由于其具有灵活,高效,性价比高等特点,广泛用于工业、汽车和电子产品中,如图所示,在IoT应用中,磁传感器占有率为第四。
磁传感器IC分为哪些?
从指南针开始,磁这一技术就被广泛应用于各种场合,在现有技术中,有许多不同类型的传感器用于测量磁场,主要分为霍尔传感器和磁阻传感器。
首先是最为普遍的霍尔传感器,Edwin H. Hall于1879年发现的霍尔效应证明了洛伦兹力会产生与电流和磁场方向成直角的电压,该电压称为霍尔电压,电压的大小和方向(正、负)使得检测磁场(N极、S极)的大小和方向成为可能,这就是霍尔传感器的原理。
霍尔传感器可分为分立式元件或集成IC,其中集成霍尔效应元件的IC可采用标准单片式CMOS工艺,因此可以实现更高性价比和更大的产能。因此可用作电流传感器或各种磁性开关。另外,测试是非接触式方式,因此可以稳定工作数十年,并不会受外部环境影响。相比于分立方案,霍尔IC更为简单,大多数器件的外部只有三个引脚。另外,霍尔传感器可以埋在外壳下,与外接隔离,更加美观且易于设计。
其次是磁阻效应,相比霍尔,磁阻的发现则更早,1857 年,Lord Kelvin 将一个铁块放在磁场中,注意到铁块的电阻发生了微弱变化,由此发现了磁阻效应。但直到 100 多年后的 1971 年,才由 Hunt 第一次提出了磁阻 (MR) 传感器的概念。Hunt元件的几何结构,具有感应电流I 和磁化矢量 M 的磁阻薄膜,与薄膜平面上的电流形成角度 α,以此确定信号。到了 1991 年,IBM 公司在硬盘驱动器中引入了第一个 MR 头,使用一条磁阻材料来检测数据。
磁性传感器还包括了线圈、干簧管等机械结构的产品,但这些结构无法晶圆化、小型化,因此在诸多场合中都逐渐被IC所替代,另外也有电感传感器类似于线圈,不过应用相较霍尔传感器并不普遍。
磁传感器的设计难点
磁传感器往往应权衡考虑灵敏度或带宽、功耗、抗干扰性、温漂、可靠性等多种指标。应根据不同应用场景,选择不同的磁传感器。
磁传感器供应商
磁传感器供应商非常之多,比如在Mouser官网上,流行推荐厂商包括了TI、Allegro、霍尼韦尔、Diodes、英飞凌、ams OSRAM、迈来芯、AKM,此外还有包括恩智浦、TDK、博世、ADI、罗姆等诸多公司。国内公司代表则包括了矽睿半导体、纳芯微等。
在这里向大家推荐国产替代化型号厂商矽睿半导体,公司拥有一批来自国内外顶尖半导体设计公司和高等院校的资深专家组成核心技术团队,在电路设计、半导体器件及工艺设计、可靠性设计等方面已积累了众多核心技术,磁的应用上研发出许多高性能的产品系列。矽睿半导体产品批量广泛应用于消费电子、运动控制、电动工具、智能家居、汽车电子、通信设备、工业设备及AI机器人等领域。