传感器原理及应用-磁敏

电阻变化率特性
§8.2 磁敏式传感器
一、磁敏电阻元件 2、磁阻元件的主要特性
（2）电阻 － 温度特性 半导体磁阻元件的温度特性 不好。元件的电阻值在不大的温度 变化范围内减小的很快。 因此，在应用时，一般都要 设计温度补偿电路。
150
电 100 阻 /Ω 50
0 20
40 60 80 温度/℃/
100

0
0.273 2 B 2 K 2 B 2
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§8.2 磁敏式传感器
一、磁敏电阻元件 2、磁阻元件的主要特性
（1）灵敏度特性 磁敏电阻的灵敏度一般是非线性 的，且受温度的影响较大。 磁阻元件的灵敏度特性用在一定 磁场强度下的电阻变化率来表示，即 磁场—电阻变化率特性曲线的斜率。
巨磁阻元件
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§8.2 磁敏式传感器
二、磁敏二极管和三极管 1、磁敏二极管
磁敏二极管的 P 型和 N 型电极由 高阻材料制成，在 P 、 N 之间有一个 较长的本征区I。本征区I的一面磨成 光滑的无复合表面（为 I 区），另一 面打毛，设置成高复合区（为 r 区）， 因为电子—空穴对易于在粗糙表面复 合而消失。 基本原理：在磁场强度和方向 变化下，电子和空穴复合率明显变化， 导致磁敏二极管的电流发生变化，实 现磁电转换。
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第八章 磁电式传感器
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第八章 磁电式传感器
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第八章 磁电式传感器
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第八章 磁电式传感器
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第八章 磁电式传感器
§ 8.1 霍尔式传感器
§ 8.2 磁敏二极管 § 8.3 磁敏三极管
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
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第八章结束
谢谢合作！
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r区 P+ N+
I区
磁敏二极管的结构
+
－
磁敏二极管的符号
§8.2 磁敏式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
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§8.2 磁敏式传感器
1、开关型集成霍尔传感器
开关型集成霍尔传感器是把霍 尔元件的输出经过处理后输出一个高 电平或低电平的数字信号。
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霍尔开关电路
§8.2 磁敏式传感器
一、磁敏电阻元件 1、磁阻效应
磁阻效应：当载流体置于磁场 中，其电阻会随磁场而变化的现象。 当温度恒定时，在磁场中磁阻 与磁感应强度B的平方成正比。 若器件只有在电子参与导电的 情况下，理论推导出来的磁阻效应方 程为
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
2 2 B （ 1 0 . 273 B ) 0
迁移率越高的材料（如 InSb 、 InAs 、 NiSb 等 半 导 体 材 料）磁阻效应越明显。 从微观上讲，材料的电阻 率增加是因为电流的流动路径因 磁场的作用而加长所致。 磁阻效应除与材料有关外 ， 还与磁敏电阻的形状有关。 在恒定磁感应强度下，磁 敏电阻的长度与宽度的比越小， 电阻率的相对变化越大。 圆盘形的磁阻最大。磁敏 电阻大多做成圆盘结构。
传感器原理及应用
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第八章 磁敏传感器
被测非电量
磁电 作用
电信号
测量 电路
U、 I
磁电式传感器的定义 通过磁电作用，被测非电量转换为电信号的传感器。 磁电式传感器的感测量 磁场、速度、位移、加速度、压力、电流等。 磁电式传感器的种类 根据工作原理：感应式、霍尔式和磁敏式等。
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第八章 磁电式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
二、磁敏二极管和三极管 2、磁敏三极管 c H-
H+
P+ b
在弱 P 型或弱 N 型本征半导 N+ I 体上用合金法或扩散法形成发 射极、基极和集电极。 N+ r 基区较长。基区结构类似磁 e 敏二极管，有高复合速率的 r区 磁敏三极管的结构 和本征 I 区。长基区分为运输基 区和复合基区。 c 基本原理：在正、反向磁场 作用下，磁敏三极管集电极电 磁敏三极 b 流出现明显变化。 管的符号 磁敏三极管可测量弱磁场、 e 电流、转速、位移等物理量。
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
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§8.1 霍尔式传感器
五、集成霍尔传感器
集成霍尔传感器：利用硅集成 电路工艺将霍尔元件和测量线路集成 在一起的霍尔传感器，取消了传感器 和测量电路之间的界限，实现了材料、 元件、电路三位一体。 集成霍尔传感器由于减少了焊 点，显著地提高了可靠性，还具有体 积小、重量轻、功耗低等优点，应用 越来越广泛。 霍尔开关电路又称霍尔 数字电路，由稳压器、霍尔 片、差分放大器，施密特触 发器和输出级五部分组成。
R/Ω
1000
500 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 B/T N极 S极
S、N极之间电阻特性
在运算时常用 RB/R0 求得， R0表 示无磁场情况下磁阻元件的电阻值， RB 为施加 0.3T 磁感应强度时磁阻元件 的电阻值。
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RB/R0 15 强场下直线特性 10 温度(25℃) 5 弱磁场下平方特性 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 B/T