苏州矩阵可提供用于电流传感器中的砷化镓霍尔元件MG910、MG610等

时间： 2024-08-04 来源：苏州矩阵光电有限公司公众号

技术问答

基于霍尔效应的砷化镓霍尔元件具有灵敏度高、体积小、功耗低等诸多优点，可广泛地应用于信息技术、电子电力、能源工业、汽车电子、工业自动控制及生物医学等领域。

砷化镓霍尔元件

霍尔效应由美国物理学家Edwin Herbert Hall发现，是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象。霍尔元件可以检测垂直于载流导体的磁场，在电流流动方向上产生电压，其霍尔电压是由垂直于电流方向的外磁场产生的。

图1 霍尔效应工作原理

砷化镓（GaAs）作为第二代半导体，其电子迁移率比硅高6倍，常用于超高速、超高频器件和集成电路领域。砷化镓单晶因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称，制成的半导体器件相对于传统的硅半导体具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点，这使得砷化镓霍尔元件具有高可靠性、高稳定性，高灵敏度、低温漂、零磁滞、磁场线性工作范围高达2T等优异特性，适用于电流传感、位移传感等应用场景。

苏州矩阵Matrix目前已开发了二十余款砷化镓霍尔元件，其中直插式MG910、MG911、MG970、MG980，以及贴片式MG610等已广泛应用于电力电子行业，典型应用场景包括开环电流传感器、钳形电流表等。

图2 霍尔元件产品

电流传感器

电流传感器一般分为有开环式和闭环式两种，被用于电力系统中的电能监测和故障检测，通过实时来检测电流的大小，来反映电力系统的负载情况和功率消耗。被用于监测和控制电机、电气设备的电流。也广泛应用于电子设备中，如手机和平板电脑的充电管理系统。

模组式开环霍尔电流传感器通常由磁芯、霍尔元件和放大电路构成。磁芯会预留出一个气隙，霍尔元件放置在气隙处。当进行电流检测时，电流流过导体，在导体的周围产生磁场，该磁场强度与电流大小成正比，磁芯会将磁力线聚集在气隙处，从而被霍尔元件感应到输出一个电压信号，霍尔元件的输出与气隙处的磁感应强度成正比，放大电路会将该电压信号放大输出。该类传感器通常输出±2V、±4V、或±10V左右的电压信号，也有部分传感器为了增强电磁兼容性，变换为电流信号输出。

模组式开环霍尔电流传感器具有成本低、体积小、重量轻和功耗低等优点，适合测量较大电流（大于50 A）。开环式霍尔电流传感器的局限包括中等带宽与响应时间。

图4 闭环式霍尔电流传感器

在未来，随着科技的不断发展，砷化镓霍尔元件的性能不断完善，必然会在电子电力领域得到更加深入地应用。

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