低漂移霍尔元件

砷化镓 (GaAs)

霍尔元件的种类和原理中, 我们介绍了三种霍尔元件:超高灵敏度霍尔元件, 高灵敏度霍尔元件和低漂移霍尔元件。

此章节中将介绍低漂移霍尔元件的应用例。

半导体材料 (AKM产品名称)

砷化镓: GaAs (HG系列)

特征

在3个霍尔元件中温度特性最稳定的元件。与定电压驱动相比,在下定电流驱动时,温度特性更加稳定。

Figure 1. 砷化镓霍尔元件的输出电压 (B=50mT)

代表应用例

(1)

智能电话相机手抖校正结构

手抖校正是指向手抖的相反方向移动(补偿)镜头位置,从而抑制被摄体 抖动的结构。用于数码相机、单反相机和智能手机。用陀螺传感器检测拍照时手的抖动后,根据手的抖动量决定镜头的移动量(镜头位置)。霍尔元件在该手抖校正结构中负责检测镜头的位置。

手抖动校正的结构 手抖校正结构

以下是使用霍尔元件的手抖校正原理的说明。

使磁铁的磁化方向与磁铁的移动方向一致,并将霍尔元件配置于磁铁磁极的交界处。这种配置的话,以磁铁的S极/N极的交界处为中心,施加于霍尔元件的磁场存在一块与磁铁的移动量成比例变化的区域。

在这个区域内,可以精确地检测磁铁的位置(磁铁的移动量=磁场变化=霍尔输出电压)。在这个区域内,可以精确地检测磁铁的位置
(磁铁的移动量∝ 磁场变化∝ 霍尔输出电压)。

Figure 3. 移动量检测原理

手抖校正的主要部件是磁铁、检测镜头位置的霍尔元件、驱动镜头用的线圈。

为了防止拍摄体由于手抖而成像模糊,通过给线圈通电利用其和磁铁之间的排斥力和吸引力使镜头移动。

通过霍尔元件检测安装在镜头上的磁铁的位置,可以检测到镜头的位置,使镜头可以正确地移动到希望补偿的位置上。

Figure 4-1. 横向移动量检测

在手抖校正检测中,通过使用温度特性稳定的GaAs霍尔元件,可以不受测定环境温度影响地进行稳定的位置检测。

此外,我们线上也有超小型霍尔元件的产品,适用于像智能手机等需要高密度安装的产品。

Figure 4-2. 纵向移动量检测

(2)

开环型电流传感器

磁感应式电流传感器是通过测定测定对象的电流线周围产生的磁场(磁通密度)来检测电流量的传感器。开环型电流传感器用于空调的变器控制器部、太阳能发电的功率调节器的DC检测部里等。

关于电流产生的磁通密度,根据Bio Savar定律,可以用下式表示。

Figure 5. 伯·萨巴-尔定律

 

B=μ0×(1/(2×π×r))×I 

 

B: Magnetic Flux Density

μ0: Vacuum Permeability

r: Distance from Current Line

I: Current

由该式可知,电流和磁通密度成比例关系,通过利用霍尔元件测定从电流线产生的磁场,能够正确地测定流过电流线的电流量。

另外,与使用分流电阻直接测定的方法不同,是使测定对象的电流线和传感器信号在绝缘状态下检测,该方法具有能够无损失地进行测定的优点。

Figure 6. Open-Loop Current Sensor

开环型电流传感器的主要部件是电流线、集中磁场的被称为磁芯的磁性体、霍尔元件、放大器。以覆盖电流线的周围的方式配置磁芯,在磁芯的间隙部配置霍尔元件,用放大器放大霍尔元件的输出。使电流在输入电流线中流动时,产生的磁场被集中在磁芯,施加在霍尔元件上。

由于流过电流线的电流值和所产生的磁场成比例,所以根据施加在霍尔元件上的磁场,可以检测到流过电流线的电流量(要测定的电流值 & 磁场 & 霍尔输出电压)。

开环型电流传感器通过使用温度特性优异的GaAs作为磁感应部分,所以能够以简洁的结构检测到不受测定环境温度影响,稳定的测定结果。