第一階段是從霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)到20世紀(jì)40年代前期。最初,由于金屬材料中的電子濃度很大,而霍爾效應(yīng)十分微弱,所以沒有引起人們的重視。這段時(shí)期也有人利用霍爾效應(yīng)制成磁場感測器,但實(shí)用價(jià)值不大,到了1910年有人用金屬鉍制成霍爾元件,作為磁場感測器。但是,由于當(dāng)時(shí)未找到更合適的材料,研究處于停頓狀態(tài)。

　　第二階段是從20世紀(jì)40年代中期半導(dǎo)體技術(shù)出現(xiàn)之后,隨著半導(dǎo)體材料、制造工藝和技術(shù)的應(yīng)用,出現(xiàn)了各種半導(dǎo)體霍爾元件,特別是鍺的采用推動了霍爾元件的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了采用分立霍爾元件制造的各種磁場感測器。

　　第三階段是自20世紀(jì)60年代開始,隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了將霍爾半導(dǎo)體元件和相關(guān)的信號調(diào)節(jié)電路集成在一起的霍爾感測器。進(jìn)入20世紀(jì)80年代,隨著大規(guī)模超大規(guī)模集成電路和微機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)展,霍爾元件從平面向三維方向發(fā)展,出現(xiàn)了三埠或四埠固態(tài)霍爾感測器,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系列化、加工的批量化、體積的微型化。霍爾集成電路出現(xiàn)以后，很快便得到了廣泛應(yīng)用。

　　霍爾元件應(yīng)用十分廣泛大致可分為以下幾個(gè)方向。

　　1.測量載流子濃度：

　　根據(jù)霍爾電壓產(chǎn)生的公式，以及在外加磁場中測量的霍爾電壓可以判斷傳導(dǎo)載流子的極性與濃度，這種方式被廣泛的利用于半導(dǎo)體中摻雜載體的性質(zhì)與濃度的測量上。

　　2.測量磁場強(qiáng)度：

　　只要測出霍爾電壓VBB，即可算出磁場B的大小；并且若知載流子類型(n型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子，P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為空穴),則由VBB'的正負(fù)可測出磁場方向，反之，若已知磁場方向，則可判斷載流子類型。

　　3.測量電流強(qiáng)度：

　　將圖4中霍爾器件的輸出（必要時(shí)可進(jìn)行放大）送到經(jīng)校準(zhǔn)的顯示器上，即可由霍爾輸出電壓的數(shù)值直接得出被測電流值。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，測量結(jié)果的精度和線性度都較高。可測直流、交流和各種波形的電流。但它的測量范圍、帶寬等受到一定的限制。在這種應(yīng)用中，霍爾器件是磁場檢測器，它檢測的是磁芯氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。電流增大后塑料工業(yè)網(wǎng)，磁芯可能達(dá)到飽和；隨著頻率升高，磁芯中的渦流損耗、磁滯損耗等也會隨之升高。這些都會對測量精度產(chǎn)生影響。當(dāng)然，也可采取一些改進(jìn)措施來降低這些影響，例如選擇飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高的磁芯材料；制成多層磁芯；采用多個(gè)霍爾元件來進(jìn)行檢測等等。這類霍爾電流感測器的價(jià)格也相對便宜，使用非常方便，已得到極為廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外已有許多廠家生產(chǎn)。

　　4.測量微小位移：

　　若令霍爾元件的工作電流保持不變，而使其在一個(gè)均勻梯度磁場中移動，它輸出的霍爾電壓VH值只由它在該磁場中的位移量Z來決定。圖6示出3種產(chǎn)生梯度磁場的磁系統(tǒng)及其與霍爾器件組成的位移感測器的輸出特性曲線，將它們固定在被測系統(tǒng)上，可構(gòu)成霍爾微位移感測器。從曲線可見，結(jié)構(gòu)（b）在Z<2mm時(shí)，VH與Z有良好的線性關(guān)系，且分辨力可達(dá)1μm，結(jié)構(gòu)（C）的靈敏度高，但工作距離較小。用霍爾元件測量位移的優(yōu)點(diǎn)很多：慣性小、頻響快、工作可靠、壽命長。以微位移檢測為基礎(chǔ)，可以構(gòu)成壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、機(jī)械振動、加速度、重量、稱重等霍爾感測器。

　　5.壓力感測器：

　　霍爾壓力感測器由彈性元件，磁系統(tǒng)和霍爾元件等部分組成，如圖6所示。在圖6中，（a）的彈性元件為膜盒金屬加工網(wǎng)，(b)為彈簧片，(c)為波紋管。磁系統(tǒng)最好用能構(gòu)成均勻梯度磁場的復(fù)合系統(tǒng)，如圖6中的(a)、(b)，也可采用單一磁體，如（c）。加上壓力后，使磁系統(tǒng)和霍爾元件間產(chǎn)生相對位移，改變作用到霍爾元件上的磁場，從而改變它的輸出電壓VH。由事先校準(zhǔn)的p～f(VH)曲線即可得到被測壓力p的值。

　　6.霍爾加速度感測器：

　　圖7示出霍爾加速度感測器的結(jié)構(gòu)原理和靜態(tài)特性曲線。在盒體的O點(diǎn)上固定均質(zhì)彈簧片S,片S的中部U處裝一慣性塊M，片S的末端b處固定測量位移的霍爾元件H，H的上下方裝上一對永磁體，它們同極性相對安裝。盒體固定在被測對象上，當(dāng)它們與被測對象一起作垂直向上的加速運(yùn)動時(shí)，慣性塊在慣性力的作用下使霍爾元件H產(chǎn)生一個(gè)相對盒體的位移，產(chǎn)生霍爾電壓VH的變化。可從VH與加速度的關(guān)系曲線上求得加速度。

　　們在利用霍爾效應(yīng)開發(fā)的各種感測器，磁羅盤、磁頭、電流感測器、非接觸開關(guān)、接近開關(guān)、位置、角度、速度、加速度感測器、壓力變送器、無刷直流電機(jī)以及各種函數(shù)發(fā)生器、運(yùn)算器等,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化技術(shù)、檢測技術(shù)和信息處理各個(gè)方面。僅在汽車的電子系統(tǒng)中，使用霍爾IC的就有十幾處。如點(diǎn)火控制、發(fā)動機(jī)速度檢測、燃料噴射控制、底盤控制、門鎖控制以及方位導(dǎo)航控制等。除了己非常成熟的雙極型霍爾IC外，應(yīng)用CMOS和Si CMOS技術(shù)的霍爾產(chǎn)品業(yè)已廣泛使用，MOS霍爾IC的功耗更低，功能更強(qiáng)。霍爾IC的種類較多，大致可分為霍爾線性IC和霍爾開關(guān)IC。前者的輸出與磁場成正比nc.qoos.ipi，用于各種參量的測量：后者的輸出為高、低電平兩利，狀態(tài)，常用于無刷電機(jī)和汽車點(diǎn)火裝置中。此外，大功率的霍爾IC的應(yīng)用也非常廣泛，它將功率驅(qū)動級和各種保護(hù)電路集成到霍爾IC中，使得器件具有很強(qiáng)的驅(qū)動能力，它們可直接驅(qū)動無刷電動機(jī)，也常用在汽車中作開關(guān)器件。在實(shí)際使用中，經(jīng)常將霍爾集成電路(有時(shí)也用霍爾元件)與永磁體、軟磁材料等封裝在一起，組成適用于特定應(yīng)用場合的霍爾感測器組件。

　　在國外，由于磁感測器已逐漸被廣泛而大量地使用，有許多企業(yè)競相研制和生產(chǎn)，形成一定規(guī)模的磁感測器產(chǎn)業(yè)。霍爾器件是半導(dǎo)體磁感測器中最成熟和產(chǎn)量最大的產(chǎn)品。旭化成(InSb霍爾元件)、Honeywell、A11egro、SEC、ITT、Siemens(霍爾電路)等均已大量生產(chǎn)。Philips、Honeywell、Sony、IBM等已大量生產(chǎn)了金屬膜磁敏電阻器及集成電路。TDK、Sony、Matsusbita、Toshiba等已批量生產(chǎn)非晶磁頭等非晶金屬磁感測器。還有LEM、Honeywell、FW．Bell、NaNa等公司生產(chǎn)廠各種用途和量程的電流、電壓感測器和其它類型的磁感測器組件，這些磁感測器都巳得到廣泛的應(yīng)用。

　　霍爾效應(yīng)應(yīng)用中存在的問題與注意事項(xiàng)

　　應(yīng)用霍爾效應(yīng)制作的感測器對均勻、恒定磁場測量的準(zhǔn)確度一般在5%—0.5%，高精度的測量準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.05%。但對磁體表面的非均勻磁場的測量就談不上準(zhǔn)確度了。往往是不同的儀表，或同型號的儀表，不同的探頭，或同一支探頭的不同側(cè)面。去測量同一磁體表面，同一位置（應(yīng)該說看上去是同一位置）的磁場時(shí)，顯示的結(jié)果大不一樣，誤差可以超過20%，甚至50%。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，伴隨霍爾效應(yīng)經(jīng)常存在其他效應(yīng)。例如實(shí)際中載流子遷移速率u服從統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，速度小的載流子受到的洛倫茲力小于霍爾電場作用力，向霍爾電場作用力方向偏轉(zhuǎn)，速度大的載流子受到磁場作用力大于霍爾電場作用力，向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)。這樣使得一側(cè)告訴載流子較多，相當(dāng)于溫度較高，而另一側(cè)低速載流子較多，相當(dāng)于溫度較低。這種橫向溫差就是溫差電動勢VE，這種現(xiàn)象稱為愛延豪森效應(yīng)。這種效應(yīng)建立需要一定時(shí)間，如果采用直流電測量時(shí)會因此而給霍爾電壓測量帶來誤差，如果采用交流電，則由于交流變化快使得愛延豪森效應(yīng)來不及建立，可以減小測量誤差。

　　此外，在使用霍爾元件時(shí)還存在不等位電動勢引起的誤差，這是因?yàn)榛魻栯姌O不可能絕對對稱焊在霍爾片兩側(cè)產(chǎn)生的。由于目前生產(chǎn)工藝水平較高，不等位電動勢很小，故一般可以忽略，也可以用一個(gè)電位器加以平衡。