磁敏原理

霍尔效应 / Hall effect

载流薄片在垂直磁场下产生横向电压

是什么

通有电流的半导体薄片受到垂直于片面的磁场时，洛伦兹力使载流子横向偏移，在两侧形成与磁通密度成正比的霍尔电压。

平面霍尔盘响应的是垂直于芯片表面的分量，可用标准 CMOS 工艺与放大、补偿、ADC 和数字电路集成在同一颗芯片内，成本低、线性好，是开关、线性传感器与角度编码器的通用基础。

它的短板与对策

霍尔元件灵敏度较低，输出信号在微伏到毫伏量级，工艺失配带来的失调电压与 1/f 噪声相对信号不可忽略，灵敏度还随温度变化。

对策是片上信号处理：旋转电流（spinning current）与斩波消除失调、温度补偿修正灵敏度漂移、多个霍尔元件差分排布抑制外部均匀场。器件级精度更多取决于这些处理，而不只是霍尔元件本身。

与磁阻器件怎么选

霍尔器件按磁场幅值工作，量程宽、不饱和、可以测三个方向（配合垂直霍尔），适合线性测量、宽气隙与三维检测；磁阻器件（AMR、TMR）灵敏度高、在饱和区只跟随方向，适合高信噪比测角与低场检测。实际选择还要看成本、功耗、温度范围与系统精度预算。

要点提示

霍尔按磁场幅值工作，输出受温度与气隙影响较大，因此规格里普遍带有温度补偿以及失调抵消（如斩波、自旋电流）相关指标。

常见误区

每条标题是常听到的说法，下方是工程上的实际情况。

霍尔元件就是惠斯通电桥

电桥只是分析失调时用的等效模型。霍尔效应可以用旋转电流法消除失调，真正的电阻电桥做不到，这正是两者原理不同的标志。

霍尔一定不如磁阻准

系统精度由前端处理、校准、磁路与安装共同决定，不能只按敏感元件类型判断。

一个霍尔元件能感应任意方向的磁场

平面霍尔只感应垂直于芯片表面的分量，平面内分量需要垂直霍尔或磁通引导结构。

相关系列

正文涉及的原理与指标，在这些产品系列上用得到。

KTH13/16/17 系列

微功耗 1D 霍尔开关

CMOS 工艺集成霍尔元件，1 μA 超低功耗，温度补偿优良，覆盖全极、单极与锁存型

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KTH25 系列

车规级高压霍尔开关

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KTH31 系列

比例式线性霍尔传感器

按比例响应磁通密度，30 kHz 高速带宽、轨到轨模拟输出，多灵敏度可选

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KTH564 系列

线性霍尔芯片

零磁场输出 1/2 VCC，输出随磁通密度线性变化，多档灵敏度匹配不同检测范围

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KTH460 系列

微功耗 3D 霍尔开关

X、Y、Z 三维全极检测，SPIN 与数字滤波技术保证稳定的工作点与开关频率

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KTH462 系列

超灵敏 2D 霍尔开关

检测二维磁场，两路独立数字输出，可直接给出速度与方向或每轴独立锁存信号

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KTH78 系列

低延时霍尔绝对角度编码器

16 位分辨率，系统延时 1 μs 并做延时补偿，全系支持在轴与离轴应用

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KTH71 系列

自校准霍尔磁编码器

内置自动非线性校准（ANLC），无需复杂外部干预，在轴 INL 优于 ±0.1°

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