當(dāng)將一塊通電的半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場中時(shí),薄片兩側(cè)由此會(huì)產(chǎn)生電位差,此現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。此電位差稱為霍爾電勢,電勢的大小E=KIB/d,式中K是霍爾系數(shù),d為薄片的厚度,I為電流,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。圖1示出霍爾效應(yīng)的原理:在三維空間內(nèi),霍爾半導(dǎo)體平板在XOY平面內(nèi),它與磁場方向垂直,磁場指向Y軸的方向,沿X軸方向通以電流I,由于運(yùn)動(dòng)的電荷與磁場的相互作用,結(jié)果在Z軸方向上產(chǎn)生了霍爾電勢E,一般其值可達(dá)幾十毫伏。為此,將霍爾元件與電子線路集成在一塊約2mm*2mm的硅基片上,就做成了溫度穩(wěn)定性好、可靠性高的霍爾集成電路。
霍爾集成電路具有無觸點(diǎn)、無磨損、無火花、低功耗、壽命長、靈敏度高、工作頻率高的特點(diǎn),它能在各種惡劣環(huán)境下可靠穩(wěn)定地工作。對(duì)于開關(guān)型霍爾IC,其基本的應(yīng)用是作為一種接近開關(guān),如可用作霍爾無觸點(diǎn)開關(guān)、限位開關(guān)、方向開關(guān)、壓力開關(guān)、轉(zhuǎn)速表等;線性型霍爾IC可用于非接觸測距、無觸點(diǎn)電位器、無刷馬達(dá)、磁場測量的高斯計(jì)、磁力探傷等。
對(duì)于開關(guān)型霍爾IC,其輸出端內(nèi)部一般為開路集電極晶體管或開路發(fā)射極輸出器形式,因此它能方便地與各種負(fù)載配接,如可直接驅(qū)動(dòng)晶體管、LED、光電耦合器、單雙向晶閘管和小電流繼電器等,并能和TTL及CMOS數(shù)字電路、PLC輸入口、固態(tài)繼電器、各種交直流電子開關(guān)接口。圖5~圖6示出各種驅(qū)動(dòng)接口方式,其中圖5中的霍爾IC為開路集電極輸出,圖6中的霍爾IC為開路發(fā)射極輸出形式。