21世紀的超小型IC封裝創新為機械設備提供了有益的替代方案。

據半導體行業協會稱，消費電子市場在2004年成為半導體的最大用戶和主要驅動因素并持續增長比公司部門還要大。在消費類電子產品中，便攜式產品是增長最快的領域。市場研究公司Gartner Dataquest的數據顯示，預計2007年手機數量將從2007年的10億多個增加到2010年的近15億個。

同時為正確的組件，消費類電子產品，特別是消費電子產品的供應商提供大量機會。便攜式部分對供應商提出了很高的要求，要求小尺寸，高功能，低功耗和低成本作為驗收的主要標準。在這個競爭激烈的舞臺上，霍爾效應被證明是為蜂窩電話，便攜式計算機，數碼相機，導航系統，電子玩具等添加功能的正確解決方案。霍爾效應是20世紀后期通過使用LSI（大規模集成）IC技術和先進封裝實現的磁性技術。在便攜式消費電子產品中，霍爾效應傳感器提供了有效的替代方案。與其他非接觸技術相比，機械開關具有更高的可靠性，以及成本和/或性能優勢。霍爾效應IC采用集成雙極感應和CMOS邏輯電路，具有高度可靠的半導體封裝和小磁鐵，可提供多種有用功能。

便攜式電子產品中的應用

在消費類電子產品中，產品的接受程度越來越由以下因素決定：

用戶界面，傳感器提供意識

整體用戶體驗，其中微妙的功能可以成為“哇！”因此。霍爾效應IC開關的使用有助于其中幾種應用的產品驗收。

開/關檢測

便攜式電腦，翻蓋式或千斤頂式電話，以及其他具有旋轉鉸鏈和蛤殼設計的便攜式設備（見圖1）歷來使用機械開關來指示打開或關閉位置。了解設備是打開還是關閉對于為睡眠電路供電以及將設備恢復到睡眠模式以節省電量至關重要。

圖1：霍爾當手機蓋關閉時，IC開關檢測到磁鐵的存在。

霍爾效應IC開關檢測是否存在磁場，并輸出數字信號用于ON/OFF。與具有潛在磨損機制的機械開關相比，霍爾方法是一種非接觸式，長壽命的解決方案。與機械開關相比，在許多情況下，霍爾效應開關可以簡化傳感器位置的選擇。

一些較新的手機，數碼相機和其他便攜式儀器使用滑動機制（見圖2）顯示顯示器或鍵盤，當設備處于待機模式時通常會被覆蓋。在這些應用中，通常使用霍爾效應IC開關/磁體組合。 IC通常是單極霍爾效應IC。單極霍爾效應IC開關僅在檢測到足夠強度和極性的磁場時工作。 S極檢測設備最常見，但也可以使用N極檢測設備。

圖2：霍爾效應IC開關在手機蓋關閉時檢測磁鐵的存在。

能夠檢測任一極性磁場的全極霍爾效應IC開關也可用于此應用。單極器件通常需要較少的功率來操作，但磁體必須正確定向，而全極設備的操作與磁體方向無關。

屏幕方向

在另一個變型中，屏幕樞轉以允許磁體的正面或背面要顯示的顯示。系統必須辨別顯示器的哪一側面向觀察者。該應用程序通常用于PDA，數碼相機和平板電腦。一些用于臺式計算機的平板顯示器可以在縱向和橫向模式之間旋轉。

在這些應用中，必須使用霍爾效應IC傳感器，它不僅能夠檢測磁場，還能夠區分磁場。極性（參見圖3）。

具有雙輸出的全極霍爾效應IC開關可以通過單個器件控制屏幕方向和其他類似功能。

圖3：極性區分全極霍爾效應IC開關可用于控制多個顯示器的操作和方向。

功能選擇和控制

多功能手機中越來越重要的功能是滾輪或軌跡球（參見圖4），一個人機界面，允許用戶滾動列表，增加或減少音量，或實現另一個功能。一些低成本的MP3播放器使用順時針或逆時針移動的轉輪選擇MP3歌曲或滾動菜單項列表。

電容式甚至電阻式觸摸感應也用于這些應用，但霍爾效應傳感器提供成本較低的解決方案。

圖4：雙極霍爾效應IC開關檢測交替極性磁場的存在，以識別順時針或逆時針運動。

此應用需要使用兩個雙極鎖存霍爾效應IC。轉輪具有一系列交替的N極和S極磁鐵。組合使用的兩個霍爾效應IC用于檢測車輪的順時針或逆時針旋轉。

手機，計算機和游戲手機中的更高級應用程序使用可左右上下移動的軌跡球。這些設計使用四個霍爾效應開關來確定球的移動方向和速度。雖然移動電話使用霍爾效應傳感器來實現各種功能，但這些功能中的一些可用于便攜式計算機，數碼相機，霍爾效應技術基礎

電流在垂直于磁場的導體中流動會在相對的兩側產生一個電壓，稱為霍爾電壓。導體。雖然自1879年Edwin Hall發現這種現象以來已經知道這一點，但半導體技術已經減小了霍爾效應器件的尺寸，并增加了幾個關鍵特性，使霍爾效應開關，傳感器和其他產品在許多應用中非常有用。如圖5所示，垂直于半導體封裝平面的磁場和其內部的芯片產生低電平的霍爾電壓。霍爾元件配置為惠斯通電橋，需要額外的電路，包括放大和偏移電壓補償。

霍爾效應傳感應用的設計考慮因素包括磁場強度和磁鐵接近度。對于最小的傳感系統，建議使用釹磁鐵而不是鐵氧體磁鐵。厚度為1 mm或3 mm的4 mm x 4 mm釹磁鐵在磁鐵和霍爾效應IC之間的間隔為7.66 mm至10.4 mm。增加檢測距離需要增加厚度，截面積或兩者。對于一些手機，還使用MR（磁阻），GMR（巨磁阻）或AMR（各向異性磁阻）傳感技術。在這些技術中，場方向與霍爾效應場方向相反，這需要正交磁場。通常，磁體強度需要大約是霍爾效應器件的兩倍。然而，在引入霍爾效應傳感器的芯片級封裝之前，MR封裝更小。采用更新，更小的霍爾效應IC，如ROHM的產品，采用1.1 mm x 1.1 mm x 0.5 mm CSP（芯片級封裝），MR封裝尺寸優勢基本消失，特別是因為設計人員可以通過使用更小的尺寸來節省空間和成本圖5：當磁鐵垂直于流動時，霍爾電壓是由半導體材料中的電流引起的。

ROHM的霍爾效應技術《 br》 ROHM的霍爾效應IC使用單個單片硅芯片和內置電路，以提供額外的功能和易于連接。此外，ROHM不是一直使用的模擬輸出，而是率先在輸出端使用CMOS邏輯，以提供低功耗。今天，所有ROHM霍爾效應開關都使用CMOS推挽邏輯來提供數字輸出，無需其他霍爾效應開關中常見的單FET輸出所需的外部上拉電阻。 CMOS輸出直接連接到微控制器。圖6顯示了霍爾效應元件以及所有ROHM霍爾效應IC共用的附加電路，包括時序邏輯（SW），動態失調消除，放大，采樣和保持，比較器，振蕩器（OSC），鎖存和推挽輸出。 ROHM的一些霍爾效應傳感器具有兩個推挽輸出，可實現更強大的功能。

采樣和保持電路可降低電池供電應用的功耗。 ROHM的霍爾效應IC通常具有50毫秒的采樣周期。如圖7所示，器件喚醒48-μs的磁場樣本，然后返回休眠狀態。因此，2.7 V應用的典型工作電流僅為8μA，1.8 V工作時的典型工作電流甚至更低，僅為5μA。由于ROHM霍爾效應IC專為電池供電應用而設計，它們可以在低至1.65 V至3.3 V的電壓下工作。專為滾輪或軌跡球應用而設計的雙極霍爾效應IC具有更快的0.5 ms采樣周期。 br》

圖6：ROHM霍爾效應元件的框圖。

圖7：每50 ms周期48μs的典型采樣時間將平均電流消耗降低至8μA ROHM霍爾效應IC中的傳感元件和電路設計確保了高ESD（靜電放電）容差，在人體模型中測得的額定值高達8 kV。單片硅霍爾效應傳感器的工作溫度范圍為-40°C至85°C，具有較高的磁通密度檢測穩定性與溫度的關系。此外，許多型號具有高靈敏度，典型工作點為3.7 mT（設計用于1.8 V操作的IC為3.0 mT）。動態偏移消除消除了霍爾元件惠斯通電橋的差分，提高了精度，遲滯比較器提高了抗噪性能。

安裝面積為1.1 mm x 1.1 mm x 0.5 mm，ROHM的VCSP5OL1 CSP提供最小的霍爾效應傳感器適用于要求最苛刻，空間有限的應用。圖8顯示了與HVSOF5 SMT（表面貼裝）封裝相比的CSP。

圖8：ROHM的霍爾效應IC采用表面貼裝HVSOF5封裝，占位面積僅為1.6 mm x 1.6 mm，采用更小的VCSP5OL1 1.1 mm方形芯片級封裝。

ROHM的霍爾效應拓撲結構

為了為各種應用提供合適的傳感器，ROHM霍爾效應IC有四種不同的設計，如圖9a至9d所示。

單極器件僅檢測是否存在特定極性磁場。競爭霍爾效應IC供應商通常只提供這種類型的器件用于S極檢測。

圖9a：用于S極檢測的ROHM單極霍爾效應IC拓撲結構。

ROHM提供N和S極版本。單極器件可提供最高的節能效果，但需要特別注意磁鐵的正確極性位置。

全極霍爾效應IC可檢測兩個磁極，無需標記磁鐵表面。

圖9b：ROHM的全極霍爾IC拓撲檢測N極或S極。

極性鑒別全極霍爾效應傳感器具有雙輸出，可識別N極和S極，因此可以檢測位置和方向。圖9c：ROHM的極性鑒別全極霍爾效應IC開關具有雙輸出。

雙極（鎖定）操作霍爾效應器件檢測交替極點，但如果未檢測到極點則不會改變狀態。最新的雙極設計BU52040HFV具有0.5 ms的響應時間，比其他ROHM霍爾效應傳感器快約100倍，可滿足數碼相機，移動電話，PDA或MP3播放器上的微動輪應用要求。

圖9d：只有當磁極反轉時，ROHM的雙極霍爾IC才會改變狀態。

未來產品中的霍爾效應

雖然便攜式消費電子產品代表了霍爾效應開關的快速增長市場，但它只是可以從該技術中受益的一個部分。白色家電行業經常需要類似的功能，特別是門開/關指示。甚至汽車也可以利用方向盤位置/旋轉等應用中的非接觸式傳感。雖然這些應用的產品必須符合不同的規格，包括比消費產品更高的電壓操作，但它們是ROHM產品組合的計劃增加。最終，幾個行業將受益于使用小而靈敏的霍爾效應IC。