霍尔传感器广泛应用于我们的日常生活中。比如有翻盖或滑盖的手机,用来检测手机翻盖或滑盖的器件就是霍尔传感器;比如在电脑键盘上,实现光标移动的滚动键由霍尔传感器组成;此外,霍尔传感器还用于汽车变速箱、电动门窗等需要电机的部位。日常生活中我们都在和霍尔传感器打交道。
“霍尔传感器已经在手机、笔记本电脑、电机控制和汽车以及中国和世界其他市场得到了很好的应用。”Maxim的运算放大器和比较器的商业营销经理Patrick Long告诉记者,“随着行业对霍尔传感器的投资越来越多,将开辟一些新的应用市场,如单片磁罗盘应用市场。”
“由于汽车、电机、手机、电脑等需要霍尔传感器的应用领域都已经采用了这种器件,而且这些市场在未来几年还会稳步增长,而其他一些新的应用市场还不足以与上述市场相比,霍尔传感器在全球的市场总容量是比较稳定的,年增长率在5%到10%。”霍尼韦尔霍尔传感器产品营销经理唐告诉记者,“目前,中国的市场容量每年约为1200万美元。随着越来越多的设计公司搬到中国,中国市场的年增长率可以达到20%到30%。”他还表示,在各类传感器产品中,霍尔传感器的应用目前排名第三。
霍尔传感器在中国的快速增长也得到了市场前沿经销商的认可。Melexis产品代理商梁兴电子公司北京办事处的陶祥义表示,由于人们对汽车安全、排放和舒适性的要求越来越高,汽车电子产品的应用正呈指数增长。与此同时,霍尔传感器的应用也在迅速增加。因为各种电机部件,节气门位置检测,阀体位置检测都会用到霍尔传感器。而且在中国的汽车市场,国外厂商为了降低成本,纷纷将零部件拿到中国设计生产,这也进一步推动了霍尔传感器在中国市场的应用。霍尼韦尔产品代理商深圳贝尔特电子有限公司的刘先生表示,近两年来,他们接触到的工控市场霍尔传感器的需求增长率都是两位数的增长。"这是一种市场增长率非常高的产品."他说,“只要使用无刷电机的市场需要霍尔传感器。”
霍尔传感器应用于不同的领域,因此不同的市场对其有不同的要求。“手机市场对霍尔传感器的主要要求包括尺寸、功耗和可调阈值。”帕特里克·龙(Patrick Long)告诉记者,“其中,可调阈值允许客户改变磁铁的大小(或磁场的大小)。这样,客户可以在不同的应用中使用不同的磁体和相同的传感器。此外,为了节省空间,客户可以使用最小的磁铁。”
在工业和汽车应用中,霍尔传感器首先要满足工业或汽车认证的要求,如安全性、稳定性和温度范围要达到相应的水平。
随着这些终端产品的不断发展,霍尔传感器也呈现出五大发展趋势:
第一,小型化趋势。市场上很多霍尔传感器都采用各种小封装。近日,Maxim宣布将推出μCSP封装(微芯片级封装)的霍尔传感器,面积仅为1mm×1mm。这个尺寸非常适合空间小的应用,比如手机和电机的缝隙。
二是高集成度。目前,霍尔传感器已经成为一种智能传感器。"例如,制造商已经基本上将各种保护电路、补偿电路和转换器集成到霍尔传感器中."唐说,“为了实现霍尔传感器的可编程,厂商集成EEROM(电可擦只读存储器)也是一种趋势。他补充说,国内需求正在向高端可编程霍尔传感器发展。可编程霍尔传感器因能降低生产过程中的故障率,缩短生产周期,提高生产效率而受到客户的欢迎。
第三是温度性能。Melexis的产品经理Vincent Hiligsmann曾表示,如何在高温下长期保持霍尔传感器的高可靠性,将成为工程师的重要课题。因为,当霍尔传感器长时间处于较高的工作温度时,芯片与基板之间的粘接可能会松动或断裂,从而影响传感器的正常工作。唐进一步说,目前大部分霍尔传感器的工作温度是65℃到85℃,在汽车上也可以应用。但是在一些工业应用中,工作温度高达160℃甚至185℃,霍尔传感器的温度指标需要提高才能适应这些应用。
第四,灵敏度高。目前霍尔传感器的最高灵敏度可以达到几十高斯。在工业和汽车应用中,灵敏度为200高斯至500高斯的霍尔传感器可以很好地完成应用任务。不断提高霍尔传感器的灵敏度可以开拓新的应用市场,所以这也是业界的目标。帕特里克·龙(Patrick Long)表示,霍尔传感器目前面临的挑战之一是,电路必须能够感知非常小的磁场和磁场的细微变化。
五是新型霍尔元件结构。一般线性霍尔传感器要采用非常复杂的结构来测量旋转位置,好的结构在国际上都有专利。采用这些结构的企业需要支付专利费。正因如此,一些企业推出了测量水平磁场的霍尔传感器,可以更方便地测量旋转,因此不存在专利费问题。
此外,霍尔传感器最初广泛应用于汽车电子和工业控制。随着其在消费电子市场更广泛的应用,如游戏机、电动玩具等应用,如何控制功耗和成本也是厂商面临的挑战。而且还面临生产测试技术的挑战。