半導體技術的發(fā)展日新月異，涉及到我們生活的方方面面，如智能手機、平板電腦、地鐵、汽車等等。隨著應用的不斷深入，對于半導體材料表征的要求也越來越高，而霍爾效應測試表征能直接測試出材料的電阻率、遷移率和載流子濃度及類型等，高精度的霍爾表征就變得尤為重要。
目前市面的霍爾測試主要分為直流霍爾測試、交流磁場霍爾測試、快速霍爾測試三種方法。
1、直流(DC)霍爾測試
一種比較通用的技術，對于霍爾測試而言，霍爾電壓的精準測量至關重要。通常儀器測的電壓中包含霍爾電壓、偏置電壓、熱電壓等。普通的半導體材料的霍爾電壓很大，偏置電壓、熱電壓等誤差信號占比很小，所以分辨出霍爾電壓比較容易。傳統(tǒng)的儀表都采用這種測量方式。
2、交流磁場(AC)霍爾測試
對于低遷移率等材料，霍爾電壓遠遠小于誤差電壓，用傳統(tǒng)的直流磁場的方式測試很難測準確，AC交流磁場測試方法可以利用鎖相放大器提取霍爾電壓并將信號放大，再通過高精度的電壓表將霍爾電壓進行準確的測量。這種方式可測得的材料的遷移率低至10-3cm2/v s。市面上采用AC交流磁場測試方法的儀器有Lake Shore的8400系列(加AC交流磁場選件)霍爾測試系統(tǒng)，系統(tǒng)測試功能強大，可以根據(jù)樣品需求選擇高溫、低溫、高阻、低阻、偏壓等選件。
3、快速霍爾測試技術(FastHall)
美國Lake Shore公司的新?！铮渥钚庐a(chǎn)品是M91快速霍爾測試儀。FastHall不需要像上述兩種方法一樣通過翻轉磁場去除偏置電壓誤差。FastHall基于互易定理，利用旋轉電流的方式達到和反轉磁場一樣的效果，大大提高測試速度，而極快的測試速度可以有效避免溫度和偏置電壓的影響，使測試更精確。M91還具備直流測試功能，并能夠與您已有的永磁鐵、電磁鐵、超導磁體配合使用。例如和各個廠家的超導磁體，PPMS等設備進行連用，在高磁場及低溫下進行快速的霍爾測試。
在磁性傳感器中，利用霍爾效應的傳感器稱為霍爾傳感器?；魻杺鞲衅靼◣讉€部分。首先，它包含一個霍爾元件，該霍爾元件輸出通過霍爾效應產(chǎn)生的霍爾電壓(HV)。其次，它包含一個霍爾IC，該霍爾IC使霍爾輸出通過IC工藝變?yōu)楦?低數(shù)字輸出。第三，它包含一個線性霍爾IC，可放大并線性化霍爾輸出。
1.霍爾元件
特點
霍爾元件是一個簡單的傳感器，其端子連接在半導體上，因此根據(jù)后續(xù)階段的電路設計，它可以用于數(shù)字和模擬目的。輸出電壓可達幾十到幾百毫伏。
應用
霍爾元件用于智能電話和數(shù)碼相機的無刷直流電動機和鏡頭致動器中。
2.霍爾IC
特點
霍爾IC將霍爾元件的輸出與某個閾值進行比較，然后將其輸出為高或低。由于輸出電壓范圍由電源調節(jié)，因此可以將微型計算機輕松地連接到后續(xù)級。有可以檢測磁場強度的開關類型和可以檢測磁場極性的鎖存類型。
應用
開關型霍爾IC用于家用電子產(chǎn)品的開/關開關，鎖存型霍爾IC用于無刷電機或用于旋轉檢測。
3.線性霍爾IC
特點
線性霍爾IC將增益應用于霍爾元件的輸出，從而產(chǎn)生線性輸出(* 2)。由于輸出電壓范圍由電源調節(jié)，因此MCU可以很容易地連接到下一級。
應用
線性霍爾IC用于液位計，電流傳感器和角度檢測。
霍爾電流傳感器基于磁平衡式霍爾原理，根據(jù)霍爾效應原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流，并在霍爾元件平面的法線方向上施加磁感應強度為b的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向(即霍爾輸出端之間)，將產(chǎn)生一個電勢，稱其為霍爾電勢，其大小正比于控制電流與磁感應強度的乘積。
1、霍爾電流傳感器的基本原理
霍爾器件是一種采用半導體材料制成的磁電轉換器件。如果在一個輸入端通入控制工作電流IC，當有一磁場B穿過該器件感磁面，則在進行輸出端出現(xiàn)通過霍爾電機電勢VH。
霍爾電勢VH的大小與控制電流IC和磁通密度B的乘積成正比，即：VH=KHICBsinΘ
霍爾電流傳感器是按照安培定律原理做成，即在載流導體周圍產(chǎn)生一種正比于該電流的磁場，而霍爾器件則用來測量這一磁場。因此,使電流非接觸測量成為可能。
2、 霍爾電流傳感器的檢測原理
由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關系，霍爾器件輸出的電壓信號U0可以間接反映測量電流I1的大小，即：I1∝B1∝U0
I1∝B1∝U0我們把U0定標為當被測電流I1為額定值時霍爾輸出電壓,U0等于50mV或100mV。這使得霍爾直接檢測(無放大)電流傳感器。
3、霍爾電流通過傳感器的補償工作原理
將產(chǎn)生磁通Φ1,被副邊補償線圈通過電流I2所產(chǎn)生磁通Φ2進行補償后保持磁平衡狀態(tài)(相互抵消),霍爾器件則始終處于檢測零磁通作用。因此稱之為霍爾磁補償電流傳感器。這種先進原理模式優(yōu)于直檢原理模式,突出優(yōu)點是響應時間快與測量精度高,特別適用于弱小電流檢測。
知道：Φ1=Φ2， I1N1=I2N2， I2=NI/N2·I1
當補償電流I2流過測量電阻RM時，在RM兩端轉換成電壓。做為傳感器測量電壓U0即：U0=I2RM
根據(jù)霍爾磁補償原理，研制了一系列額定輸入電流傳感器。
磁補償電流傳感器由于要在磁環(huán)上纏繞數(shù)十圈的補償線圈，增加了成本，但具有直接檢測公式無法比擬的高精度和快速響應的優(yōu)點。
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