[信息与通信]传感器技术第八章 磁电式传感器.ppt

由图可见，磁敏二极管受温度的影响较大。 反映磁敏二极管的温度特性好坏，也可用温度系数来表示。硅磁敏二极管在标准测试条件下，u0的温度系数小于＋20mV／℃， 的温度系数小于0.6%/℃。而锗磁敏二极管u0的温度系数小于-60mV／℃， 的温度系数小于1.5%/℃。所以，规定硅管的使用温度为-40～＋85℃，而锗管则现定为-40～＋65℃。 （二）磁敏三极管的工作原理和主要特性 1．磁敏三极管的结构与原理 （1）磁敏三极管的结构 NPN型磁敏三极管是在弱P型近本征半导体上，用合金法或扩散法形成三个结——即发射结、基极结、集电结所形成的半导体元 图8-18 NPN型磁敏三极管的结构和符号 a)结构 b)符号 r N+ N+ c e H- H+ P+ b c e b a） b） 件,如图。在长基区的侧面制成一个复合速率很高的高复合区r。长基区分为输运基区和复合基区两部。 i （2）磁敏三极管的工作原理 N+ N+ N+ c c c y y y e e e r r r x x x P+ P+ P+ b b b N+ N+ N+ （a） （b） （c） 图8-19 磁敏三极管工作原理示意图 (a)H=0; (b)H=H+;(c)H=H- 1-运输基区；2-复合基区 1 2 当不受磁场作用如图8-19(a)时，由于磁敏三极管的基区宽度大于载流子有效扩散长度，因而注入的载流子除少部分输入到集电极c外，大部分通过e—i—b而形成基极电流。显而易见，基极电流大于集电极电流。所以，电流放大系数 =Ic／Ib＜1。 当受到H＋磁场作用如图8-19（b）时，由于洛仑兹力作用，载流子向发射结一侧偏转，从而使集电极电流明显下降。 当受 磁场使用如图8-19(c)时，载流子在洛仑兹力作用下，向集电结一侧偏转，使集电极电流增大。 /b=5mA Ib=4mA Ib=3mA Ib=2mA Ib=1mA Ib=0mA IC 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 4 6 8 10 VCE/V /mA VCE/V Ib=3mA B-=－0.1T Ib=3mA B=0 Ib=3mA B+=0.1T 2 4 6 8 10 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 IC /mA 图8-21 磁敏三极管伏安特性曲线 2．磁敏三极管的主要特性 （1）伏安特性 图8-21(b)给出了磁敏三极管在基极恒流条件下（Ib=3mA）、磁场为0.1T时的集电极电流的变化；图8-21(a)则为不受磁场作用时磁敏三极管的伏安特性曲线。 （2）磁电特性 磁电特性是磁敏三极管最重要的工作特性。3BCM（NPN型）锗磁敏三极管的磁电特性曲线如图8-20所示。 B/0.1T ΔIc/mA 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 1 5 2 3 4 -1 -2 -3 图8-20 3BCM磁敏三极管电磁特性 由图可见，在弱磁场作用时，曲线近似于一条直线。 (3)温度特性 磁敏三极管对温度也是敏感的。3ACM、3BCM磁敏三极管的温度系数为0.8％／℃；3CCM磁敏三极管的温度系数为-0 .6％／℃。 3BCM的温度特性曲线如图所示。 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 温度系数有两种：一种是静态集电极电流Ic0的温度系数；一种是磁灵敏度 的温度系数。 在使用温度t1～ t2范围 Ic0的改变量与常温（比如25℃）时的Ic0之比，平均每度的相对变化量被定义为Ic0的温度系数 Ic0CT，即： 同样，在使用温度t1～t2范围内， 的改变量与25℃时的 值之比，平均每度的相对变化量被定义为 的温度系数 ： (2.6-30) 对于3BCM磁敏三极管，当采用补偿措施时，其正向灵敏度受温度影响不大。而负向灵敏度受温度影响比较大，主要表现为有相当大一部分器件存在着一个无灵敏度的温度点，这个点的位置