关键要点:
・霍尔传感器是利用半导体的典型磁传感器之一，是一种应用了霍尔效应的传感器。
・霍尔IC将霍尔元件和运算放大器集成于一体，易于使用。
・霍尔传感器可将磁场强度和方向转换成电压大小和正负电压。
・主要用途包括旋转检测、位置检测、开/关检测、电流检测和方向检测等。
・霍尔IC大致可分为线性输出型和数字输出型。
・可以检测磁场方向，主要的检测方式有单极检测、双极检测和交变检测。
在“地磁传感器”一文中，我们将霍尔传感器作为磁传感器的一种进行过介绍，但由于霍尔传感器是典型的磁传感器，不仅使用量庞大，应用范围也十分广泛，因此本文将其单独进行介绍。
什么是霍尔传感器
霍尔传感器是利用了半导体的典型磁传感器之一，由应用了被称为“霍尔效应”（一种电流磁效应）的霍尔元件组成。霍尔元件虽然会输出电压，但该电压非常小，通常需要配合运算放大器等信号放大器使用，由此开发出了将霍尔元件和运算放大器集成在单一封装（多为单芯片）中的霍尔IC。通过IC化设计，可以减少外置元器件，同时更易于使用。
霍尔传感器可将磁场强度和方向转换成电压大小和正负电压。其主要用途包括旋转检测、位置检测、开/关检测、电流检测和方向检测等，应用范围非常广泛。其中应用更为广泛的，是作为冰箱门、电子设备盖板和外壳等开闭检测的非接触式开关用途。另外，由于霍尔传感器能够输出与磁场强度成正比的线性电压，因此还可以直接检测出电流值等数值。
霍尔元件的工作原理
当电流IH流过霍尔元件时，若磁通量B以垂直于电流的方向靠近（穿透），受洛伦兹力的影响，会在垂直于电流和磁通密度（下图） 的方向产生电压VH（霍尔电压），霍尔元件的工作原理正是利用了这一现象。由于这种现象是由美国物理学家Edwin Herbert Hall发现的，因此被称为“Hall（霍尔）效应”。
被输出的电压会随磁通密度成正比增加或减少。另外，根据弗莱明左手定则，电压方向会随磁场方向（N极和S极）而变化。因此，霍尔传感器不仅能检测磁场的有无（强弱），还能识别磁场的方向。
霍尔IC的种类
从输出的角度来看，霍尔IC主要可分为两类：
- 线性输出：输出与磁通强度成正比的电压（模拟输出或数字输出）
- 数字输出：判断磁通有无的开关（开启和关闭）输出（数字输出）
另外，如前文所述，霍尔传感器还能检测磁场方向（N极和S极），其检测方式主要有三种：
- 单极检测：仅检测N极或S极中的某一极性
- 双极检测：检测N极和S极两种极性
- 交变检测：检测S极到N极和N极到S极的磁场变化
单极检测仅检测N极或S极的某一磁场，根据磁通密度的阈值进行开关工作，并输出逻辑（H/L）。其工作原理与比较器类似，适用于相对简单的开/关检测用途等非接触式开关应用场景。
双极检测可检测N极和S极两种极性，并与单极检测一样输出逻辑（H/L）。配备S极检测和N极检测两种输出的产品，可以分辨磁场的极性。该方式也广泛用于开/关检测用途。
交变检测可交替检测N极和S极的切换，并将极性变化转换为逻辑信号，因此可根据其周期测量转速等，或将脉冲数换算成位移距离。这种方式被广泛用于电机和风扇等的旋转控制、滚轮按键、轨迹球等场景（见右图）。
采用半导体的霍尔传感器与传统的物理开关相比，不会发生磨损等故障，而且体积更小。这些优势使其在众多应用领域得到广泛采用。
