传感器与检测技术09章磁敏.ppt

（3）温度特性 （4）标称阻值和额定功率 （5）频率特性 5.磁敏电阻的应用 磁敏电阻可以用来作为电流传感器、磁敏接近开关、角速度/角位移传感器、磁场传感器等。可用于开关电源、UPS、变频器、伺服马达驱动器、家庭网络智能化管理、电度表、电子仪器仪表、工业自动化、智能机器人、电梯、智能住宅、机床、工业设备、断路器、防爆电机保护器、家用电器、电子产品、电力自动化、医疗设备、机床、远程抄表、仪器、自动测量、地磁场的测量、探矿等。 9.3 磁敏二级管和磁敏三极管 1.磁敏二极管的结构与工作原理 当磁敏二极管的P区接电源正极，N区接电源负极即外加正偏压时，随着磁敏二极管所受磁场的变化，流过二极管的电流也在变化，也就是说二极管等效电阻随着磁场的不同而不同。 随着磁场大小和方向的变化，可产生正负输出电压的变化、特别是在较弱的磁场作用下，可获得较大输出电压。若r区和r区之外的复合能力之差越大，那么磁敏二极管的灵敏度就越高。 磁敏二极管反向偏置时，则在 r区仅流过很微小的电流，显得几乎与磁场无关。因而二极管两端电压不会因受到磁场作用而有任何改变。 -0.2 2 1 3 5 7 9 U/V I/mA 0 0.2T 0.15T 0.1T 0.05T -0.05T （a） 5 3 1 I/mA 4 6 8 10 U/V -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 （b） 5 3 1 I/mA 4 8 12 16 U/V -0.1 0 0.1 0.4 0.3 0.2 -0.3 （c） 磁敏二极管伏安特性曲线 （a）锗磁敏二极管（b）、（c）硅二极管 -0.1T -0.15T -0.2T 0 0 0 ΔU/V T/℃ 0 20 40 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 E=6V B = 0.1T 80 60 -20 I/mA -5 -4 -3 -2 -1 I 磁敏二极管温度特性曲线 (单个使用时) ΔU 规定硅管的使用温度为-40～＋85℃， 而锗管则现定为-40～＋65℃。 磁敏二极管的灵敏度，可比霍尔器件高上1000倍，但它的输入和输出是非线性的，且需注入比10mA大得多的电流。 2.磁敏晶体管的结构与工作原理 3BCM磁敏三极管的温度特性 (a)基极电源恒压 (b)基极恒流 (a) -20 0 20 40 1.2 0.8 0.4 ? 1.6 60 B=0 B=－0.1T B=0.1T T/℃ 基极电源恒压 Vb=5.7V IC/mA 基极恒流 Ib=2mA B=0 1.2 0.8 0.4 -20 0 20 40 1.6 80 B=－0.1T B=0.1T T/℃ (b) IC/mA （4）霍尔式位移传感器 霍尔式位移传感器原理示意图 （5）霍尔式压力传感器 霍尔式压力传感器结钩原理图及磁钢外形 9.1.4霍尔集成传感器 HST霍尔传感器工作原理图 HST霍尔传感器 HST霍尔传感器常见应用接口电路 HK-1型霍尔接近开关组成的计数器电路 HK-1型霍尔接近开关 霍尔传感器DN833驱动三极管、可控硅、继电器、CMOS电路和TTL电路 霍尔传感器DN833 霍尔效应测量磁场 9.2 磁敏电阻 1.磁阻效应：当一载流导体置于磁场中时，电阻值会随磁场而变化的现象。 (包括物理磁阻效应与几何磁阻效应。) 2.磁阻效应的表达式 在磁场中，电流的流动路径会因磁场的作用而加长，使得材料的电阻率增加。若某种金属或半导体材料的两种载流子 (电子和空穴 )的迁移率十分悬殊，主要由迁移率较大的一种载流子引起电阻率变化 ,它可表示为： Ｂ——为磁感应强度； ρ——材料在磁感应强度为Ｂ时的电阻率； ρ0 ——材料在磁感应强度为0时的电阻率； μ——载流子的迁移率。 当材料中仅存在一种载流子时磁阻效应几乎可以忽略，此时霍耳效应更为强烈。若在电子和空穴都存在的材料（如InSb）中，则磁阻效应很强。 长方形磁阻器件只有在L(长度)W（宽度）的条件下，才表现出较高的灵敏度。 磁阻效应包括物理磁阻效应与几何磁阻效应。 物理磁阻效应： 长方形半导体晶片受到与电流方向垂直的磁场作用时，不但产生霍尔效应，还会出现电流密度下降、电阻率增大的现象，这种现象称为物理磁阻效应。 （一是材料的电阻率随磁场的增加而增加，称为磁阻率效应。） 几何磁阻效应： 在物理磁阻效应发生时，如果所选择的长方形半导体晶片的几何尺寸不同，电阻值增大也不同，则称为几何磁阻效应。 （二是在磁场的作用下，通过磁敏电阻电流的路径变长，因而电极间电阻值增加，称为几何磁阻效应。） 把LW的扁平器件串联起