磁敏传感器总结
磁敏式传感器的原理及应用
磁敏式传感器的原理及应用1. 磁敏式传感器的原理磁敏式传感器是一种能够检测和测量磁场变化的装置。
它利用材料的磁敏特性，在磁场的作用下产生相应的电信号，从而实现对磁场的检测和测量。
1.1 磁敏效应磁敏效应是指材料在外加磁场作用下，呈现出磁介质性质的变化。
常见的磁敏效应包括磁电效应、霍尔效应和磁致伸缩效应等。
其中，磁电效应是磁敏式传感器工作的基础。
1.2 磁敏材料磁敏式传感器所使用的磁敏材料具有以下几个主要特点： - 高磁导率：磁敏材料能够有效地传导磁场，在外加磁场作用下形成较大的感应电流。
- 高磁阻率：磁敏材料对磁场的变化非常敏感，能够产生较大的电信号响应。
- 稳定性：磁敏材料的特性稳定，能够在较宽的温度范围内工作。
1.3 工作原理磁敏式传感器的工作原理基于磁电效应，即磁场变化引起材料电阻的变化。
当外加磁场发生变化时，磁敏材料内部的自由电荷受到磁力作用，导致电荷运动方向发生变化，从而改变了材料内部的电流分布和电阻。
2. 磁敏式传感器的应用磁敏式传感器的应用非常广泛，在许多领域中发挥着重要的作用。
2.1 位移检测磁敏式传感器可以用于测量物体的位移。
通过将磁敏材料与运动物体相连，并放置在磁场中，当物体发生位移时，磁敏材料的电阻发生变化，从而可以测量位移的大小。
2.2 速度检测磁敏式传感器还可以用于监测物体的速度。
通过将磁敏材料与运动物体相连，并放置在磁场中，当物体以一定速度运动时，磁敏材料的电阻发生变化，从而可以测得物体的速度。
2.3 磁场检测磁敏式传感器能够检测磁场的变化。
当磁场发生变化时，磁敏材料的电阻也会发生变化，从而可以检测磁场的强度和方向。
2.4 电流检测磁敏式传感器还可以用于检测电流。
通过将磁敏材料与电流回路相连，当电流通过时，磁场的变化会引起磁敏材料的电阻变化，从而可以测量电流的大小。
2.5 磁导航磁敏式传感器可以应用于磁导航领域。
通过检测磁场的变化，磁敏式传感器可以确定物体的方向和位置，从而实现导航功能。
磁敏传感器是什么？磁敏传感器工作原理，一文总结，几分钟搞定
磁敏传感器是什么？磁敏传感器工作原理，一文总结，几分钟搞定https:///is/F9Atc4k/?=磁敏传感器原理不懂大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。
大家好久不见，之前给大家分享了温度传感器、加速度传感器、位置传感器、压力传感器等方面的知识，大家如果错过的，可以去本文末尾，点击标题，直接跳转到相应的传感器。
今天给介绍一次磁敏传感器，磁敏传感器原理。
什么是磁敏传感器？磁敏传感器通常是指将磁场的大小和变化转换为电信号的传感器。
以地球磁场（地磁）或磁铁为例的磁场，就是一个典型例子。
将不可见磁场转换为电信号和可见效应的磁传感器是长期以来研究的主题。
磁敏传感器始于几十年前使用电磁感应效应的传感器，之后慢慢扩展到电流磁效应、磁阻效应、约瑟夫森效应和其他物理现象的应用。
地球磁场图（图片来源于网络）磁敏传感器原理1、霍尔元件--磁敏传感器霍尔元件磁敏传感器是一种利用霍尔效应的器件。
“霍尔”来源于霍尔博士发现霍尔效应的名字。
霍尔元件磁敏传感器原理是基于在电流流过的物体上施加垂直于电流的磁场时，电动势出现在与电流和磁场都正交的方向上的现象。
当向薄膜半导体施加电流时，霍尔效应会输出与磁通密度及其方向相对应的电压。
霍尔效应用于检测磁场（如下图所示）。
霍尔元件磁敏传感器原理图即使在磁通密度不变的静态磁场的情况下，霍尔元件也可以检测到磁场。
因此，霍尔元件用于各种应用，例如与磁铁组合使用的非接触式开关、角度传感器和电流传感器。
使用霍尔元件的地磁传感器广泛用于智能手机和其他应用。
2、线圈-磁敏传感器线圈磁敏传感器是最简单的磁传感器，可以检测磁通密度的变化。
如下图所示。
线圈磁敏传感器原理：当磁铁靠近线圈时，线圈中的磁通密度增加了ΔB。
然后，在线圈中产生产生沿阻碍磁通密度增加的方向的磁通的感应电动势/感应电流。
反之，将磁铁移离线圈会降低线圈中的磁通密度，因此在线圈中会产生感应电动势和感应电流，从而增加磁通密度。
此外，由于磁铁不移动时磁通密度没有变化，不会产生感应电动势或感应电流。
磁敏传感器
5. 霍尔元件温度补偿 霍尔元件是采用半导体材料制成的, 因此它 们的许多参数都具有较大的温度系数。当温度变 化时, 霍尔元件的载流子浓度、迁移率、电阻率及 霍尔系数都将发生变化, 从而使霍尔元件产生温度 误差。 为了减小霍尔元件的温度误差, 除选用温度系 数小的元件或采用恒温措施外, 由UH=KHIB可看出： 采用恒流源供电是个有效措施, 可以使霍尔电势稳 定。 但也只能减小由于输入电阻随温度变化而引 起的激励电流I变化所带来的影响。 霍尔元件的灵敏系数KH也是温度的函数, 它随 温度的变化引起霍尔电势的变化。霍尔元件的灵 敏度系数与温度的关系可写成
不等位电势也可用不等位电阻表示
U0 r 0 IH
式中: U0——不等位电势; r0——不等位电阻; IH——激励电流。 由上式可以看出, 不等位电势就是激励电流流 经不等位电阻r0所产生的电压。
5）寄生直流电势 在外加磁场为零, 霍尔元件通以交流激 励时, 霍尔电极输出除了交流不等位电势外, 还有一直流电势, 称寄生直流电势。 其产生 的原因有: ① 激励电极与霍尔电极接触不良, 形成非欧 姆接触, 造成整流效果; ② 两个霍尔电极大小不对称, 则两个电极点 的热容不同, 散热状态不同形成极向温差电 势。寄生直流电势一般在 1mV以下, 它是 影响霍尔片温漂的原因之一。
3）额定激励电流和最大允许激励电流 当霍尔元件自身温升10℃时所流过的激 励电流称为额定激励电流。 以元件允许最大 温升为限制所对应的激励电流称为最大允许 激励电流。因霍尔电势随激励电流增加而增 加, 所以, 使用时希望选用尽可能大的激励电 流, 因而需要知道元件的最大允许激励电流, 改善霍尔元件的散热条件, 可以使激励电流增 加。
L wd newd
磁敏传感器介绍说明
长和日臻完善的这几十年中，质量、品种、产量都急速地上升，居于包括各
种半导体磁场传感器在内的各种磁场传感器使用数量的首位，全世界对它的
需求量达10亿只/年以上。但是，许多高精度应用对它们提出了越来越高的
要求，如更高的灵敏度，更低的失调电压（Offset Voltage）
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
4、磁敏场效应管
将MOS场效应管的漏极做成对
称分离的Dl和D2(当然也可多于两
个漏极)。未加磁场时，漏极电流
ID1=ID2=ID/2，加上垂直于芯
片表面的磁场后，由于洛仑兹力的
偏转作用，使ID1≠ID2，ID1增大
多少，ID2就减小多少，ID1-ID和
外加磁场成比例，可作为磁场的量
度。
5、磁敏晶体管
个电场力，这个电场力会拒斥继续偏转过来的载流子，直到电场力和洛仑兹力相等，
建立一种动态平衡。这时，在半导体片两侧会产生电位差，这便是霍尔效应。
霍尔器件即是根据霍尔效应原理设计的磁场敏感元件，其中CCl和CC2为电流电极，
Sl和S2叫敏感电极，在CCl和CC2间通入工作电流I，在与芯片表面垂直的方向加上磁
一:引言
磁场传感器是可以将各种磁场
及其变化的量转变成电信号输出的
装置。
自然界和人类社会生活的许多
地方都存在磁场或与磁场相关的信
息。利用人工设置的永久磁体产生
的磁场，可作为许多种信息的载体。
因此，探测、采集、存储、转换、
复现和监控各种磁场和磁场中承载
的各种信息的任务，自然就落在磁
场传感器身上。在当今的信息社会
VH=mn GBV
（2）
式中：mn—在磁场作用下的载流子迁移率，又称霍尔迁移率。在n型材料中， mn
磁检测传感器实训报告
一、引言磁检测传感器作为一种重要的检测元件，广泛应用于工业自动化、交通运输、能源、医疗等领域。
本次实训旨在通过实验，加深对磁检测传感器原理、特性、应用等方面的理解，提高实际操作能力。
以下是本次实训的详细报告。
二、实训目的1. 了解磁检测传感器的原理和分类；2. 掌握磁检测传感器的特性及参数；3. 学会磁检测传感器的安装、调试和应用；4. 提高动手实践能力和解决问题的能力。
三、实训内容1. 磁检测传感器原理及分类（1）磁检测传感器原理：磁检测传感器是利用磁效应将磁场变化转换为电信号的装置。
根据磁场变化的形式，磁检测传感器可分为霍尔效应传感器、磁阻传感器、磁敏电阻传感器等。
（2）磁检测传感器分类：① 霍尔效应传感器：利用霍尔效应将磁场变化转换为电压信号；② 磁阻传感器：利用磁阻效应将磁场变化转换为电阻信号；③ 磁敏电阻传感器：利用磁敏电阻的特性将磁场变化转换为电阻信号。
2. 磁检测传感器特性及参数（1）霍尔效应传感器特性及参数：① 零位电压：在没有磁场作用下，输出电压的大小；② 灵敏度：单位磁场强度变化引起的输出电压变化量；③ 线性度：输出电压与输入磁场强度之间的线性关系；④ 零点漂移：在一定时间内，输出电压随时间变化的大小；⑤ 工作温度范围：传感器正常工作时的温度范围。
（2）磁阻传感器特性及参数：① 零位电阻：在没有磁场作用下，输出电阻的大小；② 灵敏度：单位磁场强度变化引起的输出电阻变化量；③ 线性度：输出电阻与输入磁场强度之间的线性关系；④ 零点漂移：在一定时间内，输出电阻随时间变化的大小；⑤ 工作温度范围：传感器正常工作时的温度范围。
3. 磁检测传感器安装、调试和应用（1）安装：根据实际应用场景，选择合适的磁检测传感器，并按照说明书进行安装。
（2）调试：根据实际需求，调整传感器的参数，如灵敏度、线性度等。
（3）应用：将磁检测传感器应用于实际项目中，如电机转速检测、位置检测等。
四、实训过程1. 实验器材：霍尔效应传感器、磁阻传感器、磁敏电阻传感器、电源、信号调理电路、示波器等。
磁敏传感器原理 -回复
磁敏传感器原理-回复磁敏传感器是一种能够感知和测量磁场强度的传感器。
它们常被用于日常生活中的各种设备和系统中，包括指南针、行车记录仪、汽车车速传感器等。
本文将从磁敏传感器的基本原理开始，逐步解析磁敏传感器的工作原理和应用。
第一部分：磁敏传感器的基本原理（300字）磁敏传感器是一种基于磁阻效应的传感器。
它利用磁场对材料磁阻的影响来检测磁场的强度。
磁阻效应是指材料在磁场的作用下，电阻会发生变化的现象。
利用这个原理，磁敏传感器可以将磁场信号转化为电阻信号，从而实现磁场的测量和检测。
第二部分：磁敏传感器的工作原理（800字）磁敏传感器常常采用磁敏材料作为敏感元件。
这些磁敏材料包括磁敏电阻（MR）、磁敏电容（MC）、磁阻式霍尔效应传感器（GMR）、磁敏电感等。
不同的磁敏元件有不同的工作原理，下面我们以磁敏电阻为例来说明磁敏传感器的工作原理。
磁敏电阻是一种能够感知磁场变化并将其转化为电阻变化的材料。
它通常由两个电极之间的磁敏层组成。
当外加磁场作用于磁敏电阻时，磁敏层内的自旋排列会受到磁场的影响而发生变化，从而导致电阻值的改变。
这个电阻变化可以通过测量电阻两端的电压或电流来检测。
磁敏电阻通常采用差动方式进行测量，即将一个处于磁场中的磁敏电阻与一个处于无磁场中的参考电阻连接成电桥电路，通过测量电桥的输出电压来推测磁场的强度。
当有磁场作用于磁敏电阻时，两个电阻的阻值会发生变化，引起电桥的失衡，从而产生一个差动电压信号。
该差动电压信号的大小与磁场的强度成正比。
第三部分：磁敏传感器的应用（400字）磁敏传感器具有广泛的应用领域。
以下将介绍其中几个重要的应用。
1. 指南针：磁敏传感器被广泛应用于指南针中，通过测量地球磁场的强度和方向来确定方位。
现代的智能手机中常常内置了磁敏传感器，使得手机能够实现指南针功能。
2. 行车记录仪：磁敏传感器可用于行车记录仪中的碰撞检测和事件触发。
当车辆发生碰撞或突发事件时，车载磁敏传感器可以感知到车辆的振动和磁场变化，从而触发行车记录仪进行录像。
磁敏传感器原理
磁敏传感器是一种利用磁场变化来检测和测量物理量的器件。
其原理基于霍尔效应，即当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体垂直于磁场和电流的方向上会产生电势差，这个电势差被称为霍尔电势差。
由于磁敏传感器内部装有霍尔元件，当有磁场及其方向变化时，霍尔元件能够检测到磁场强度和方向的变化，并将其转换为电信号输出。
磁敏传感器具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性的特点，因此在许多领域都有广泛的应用。
例如，在无刷直流电机中，磁敏传感器可以用来检测转子位置和转速，从而实现电机的无接触控制。
此外，磁敏传感器还被广泛应用于测量电流、磁场、位置、速度和角度等物理量，并且在自动化控制、汽车电子、智能家居等领域也有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，磁敏传感器的性能和可靠性也在不断提高。
目前，磁敏传感器已经从实验室走向了市场，成为一种重要的传感器类型。
未来，随着新材料、新工艺和新技术的应用，磁敏传感器的性能将会得到进一步提升，应用领域也将进一步扩大。
磁敏传感器
在磁敏传感器中，霍尔元件及霍尔传感器的生产量是最大的。它主要用于无 刷直流电机（霍尔电机）中，这种电机用于磁带录音机、录像机、XY 记录仪、 打印机、电唱机及仪器中的通风风扇等。另外，霍尔元件及霍尔传感器还用于测 转速、流量、流速及利用它制成高斯计、电流计、功率计等仪器。
额定控制电流 Ic 为使霍尔元件在空气中产生 10℃温升的控制电流。Ic 大小 与霍尔芯片的尺寸有关，尺寸越小，Ic 越小。一般为几 mA—几十 mA（尺寸大 的可达数百 mA）。
不等位电势（也称为非平衡电压或残留电压）Uo 和不等位电阻 Ro 霍尔元件在额定控制电流作用下，不加外磁场时，其霍尔电势电极间的电 势为不等位电势。它主要与两个电极不在同一个等位面上及其材料电阻率不均等 因素有关。可以用输出的电压表示，或用空载霍尔电压 UH 的百分数表示，一般 Uo 不大于 10mV 或±20%UH。 不等位电势与额定控制电流之比称为不等位电阻。Uo 及 Ro 越小越好。 灵敏度 kH 灵敏度是在单位磁感应强度下，通以单位控制电流所产生的霍尔电势。 寄生直流电势 UOD 在不加外磁场时，交流控制电流通过霍尔元件而在霍尔电势极间产生的直流 电势为 UOD。它主要是由电极与基片之间的非完全欧姆接触所产生的整流效应 造成的。 霍尔电势温度系数 α α 为温度每变化 1℃霍尔电势傍晚的百分率。这一参数对测量仪器十分重要。 若仪器要求精度高时，要选择 α 值小的元件，必要时还要家温度补偿电路。 电阻温度系数 β β 为温度每变化 1℃霍尔元件材料的电阻变化率（用百分比表示）。 （3）温度补偿及不等位电势补偿 温度补偿
磁敏传感器(传感器原理及检测技术)
5、IC—H 特性
Ic
20
10 Ф=0
约瑟夫逊的直流效应受 着磁场的影响。而临界电流 IC对磁场亦很敏感，即随着 磁场的加大临界电流IC逐渐 变小，如图所示。
0
1
2
3
4
5
6
H
超导结的Ic-H曲线
根据量子力学理论，超导
2、完全逆磁性，迈斯纳(Meissner)效应， 或排磁效应
（a）
（b）
迈斯纳效应示意图
（a）正常态时，超导体内部磁场分布
（b）在超导态时，超导体内部磁场分布
超导体不管在有无外磁场存在情况下，一旦进入超导 状态，其内部磁场均为零，即磁场不能进入超导体内 部而具有排磁性，亦称之为迈斯纳效应。
超导球
测磁原理
超导结临界电流随外加磁场而周期起伏变化的原理,完全 可用于测量磁场中。例如,若在超导结的两端接上电源,电 压表无显示时,电流表所显示的电流是为超导电流;电压表 开始有电压显示时,则电流表所显示的电流为临界电流IC, 此时,加入外磁场后,临界电流将有周期性的起伏,且其极 大值逐渐衰减,振荡的次数n乘以磁通量子φ0,可得到透入 超导结的磁通量φ=nφ0。而磁通量和磁场H成正比关系,如 果能求出φ,磁场H即可求出。同理,若外磁场H有变化,则 磁通量亦随变化,在此变化过程中,临界电流的振荡次数n 乘以φ0即得到磁通量的大小,亦反映了外磁场变化的大小。 因而,可利用超导技术测定外磁场的大小及其变化。
sin
结允许通过的最大超导电 IC () IC (0)
流Imax与φ的关系式
0 0
IC是的φ
周期函数
磁敏传感器
2 工作原理
（a）图a未加磁场时，如果外加正偏压，则： ● 有大量的空穴从P区通过I 区进入N区； ● 同时应有大量电子注入P区，形成电流； ● 只有少量电子和孔穴在I区复合。
图8.19 磁敏二极管工作原理
（b） 图b，当受到正向磁场作用时，电子和空穴都受到 洛仑兹力的作用而偏转。
KL
UB U0 U0
100 %
U0—磁感应强度为零时，磁敏二极管两端的电压; UB—磁感应强度为B时，磁敏二极管两端的电压
(4) 温度特性
在标准测试条件下，输出电压随温度变化的特性。
图8.22 硅磁敏二极管输出电压的温度特性
磁敏二极管特点
1)灵敏度高。 2)具有正反向磁灵敏度,这是磁阻器件所不具备的 3)在较小电流下工作时，仍有很高的灵敏度. 4)它的缺点是灵敏度与磁场呈线性关系的范围窄。
0
b
L、b—分别为电阻的长度和宽度；
f ( L ) —形状效应函数
b
常见的磁敏电阻是圆盘形的，如图8.15. 图8.16为磁阻率与磁感应强度及几何形状的关系
Байду номын сангаас、磁敏电阻特性
在低磁场范围内，其电阻值与磁场强度的平方成 正比关系；在高磁场范围内，其电阻值与磁场强 度成线性关系。
1.2 磁敏二极管
1 结构 磁敏二极管(SMD)的结构
图8.19 磁敏二极管工作原理
3 磁敏二极管的主要特性
(1)磁电特性
在给定条件下，磁敏二极管输出的电压变化与外加磁 场的关系 。
图8.21 硅磁敏二极管输出电压与B的关系
(2) 伏安特性 磁敏二极管正向偏压与通过其电流的关系
磁敏式传感器中的磁电式和霍尔式原理及应用
磁敏式传感器中的磁电式和霍尔式原理及应用磁敏式传感器在许多电子设备中发挥着关键作用，其中磁电式和霍尔式是两种常见的类型。
这两种传感器利用磁感应原理，将磁场强度转换为电信号，从而实现对各种物理量的测量。
本篇文章将详细介绍磁电式传感器和霍尔传感器的原理、应用以及注意事项。
一、磁电式传感器原理及应用磁电式传感器基于磁感应原理，即磁场的变化能够产生电压。
当磁场穿过金属片时，金属片会发生相应的电位差，即电磁感应。
这种传感器通常用于测量速度、长度、位移等物理量。
其工作原理如下：1.结构：磁电式传感器通常由永久磁铁和金属感应片组成。
金属感应片固定在壳体上，通过连接线连接到测量电路。
2.工作原理：当磁场穿过金属感应片时，会产生电动势，其大小与磁场强度成正比。
因此，通过测量电动势，可以确定磁场强度或相应的物理量。
3.应用：磁电式传感器广泛应用于流量计、测速仪、转速表等领域，用于测量流体的流量和速度。
此外，在汽车电子控制系统如ABS防抱死系统、TCS牵引力控制系统等中也发挥着重要作用。
二、霍尔传感器原理及应用霍尔传感器是基于霍尔效应制成的传感器。
当电流通过一个置于磁场中的半导体时，会在电子层面上产生电压，即霍尔电压。
这种传感器能够将磁场强度转换为电信号，从而实现对各种物理量的测量。
1.结构：霍尔传感器通常由半导体、固定磁场和连接线组成。
半导体通常被夹在两个导电片之间，形成一个霍尔电场。
2.工作原理：当电流通过霍尔传感器时，会在霍尔电场上产生电压，即霍尔输出。
霍尔输出的大小与磁场强度成正比，因此通过测量霍尔输出，可以确定磁场强度或相应的物理量。
3.应用：霍尔传感器在各种电子设备中广泛应用，如电流检测、位置测量、转速表、安全气囊控制等。
此外，霍尔传感器还被用于汽车电子控制系统如发动机控制、ABS防抱死系统等。
三、注意事项使用磁敏式传感器时，需要注意以下几点：1.磁场强度：确保磁敏元件工作在适当的磁场强度范围内，以免损坏传感器。
(传感器技术及应用)第5章磁敏传感器
02
磁敏传感器的技术原理
霍尔效应
总结词
霍尔效应是磁敏传感器中应用最广泛的技术原理之一，它利用磁场对导体中载流子的作用力来检测磁 场。
详细描述
当导体中通入电流时，磁场会对载流子施加洛伦兹力，使载流子在导体中偏转，产生霍尔电压。霍尔 电压的大小与磁场强度成正比，因此可以通过测量霍尔电压来间接测量磁场强度。
工作原理
磁敏传感器利用磁电效应、霍尔 效应、磁阻效应等物理原理，将 磁场变化转换成电信号，电信号 经过处理后可以输出磁场参数。
分类与特点
分类
磁敏传感器有多种类型，包括霍尔元 件、霍尔集成电路、磁阻元件、磁通 门等。
特点
磁敏传感器具有高灵敏度、高精度、 稳定性好、抗干扰能力强等优点，能 够实现对微弱磁场变化的精确测量。
磁性材料检测
磁敏传感器可以检测磁性材料的磁性 特征，如磁滞回线、矫顽力等，常用 于磁性材料的研究和生产过程中。
电流测量
直流电流测量
磁敏传感器可以测量直流电流的大小， 常用于电池电量检测、电路保护等领域 。
VS
交流电流测量
磁敏传感器也可以测量交流电流的大小， 常用于电网监测、电机控制等领域。
位置和角度检测
详细描述
磁通门技术利用铁磁材料的磁化曲线非线性的特点，将交变磁场转化为电压或电流信号。磁通门技术的优点在于 其具有较高的灵敏度和精度，可以用于测量弱磁场和磁场分布。
03
磁敏传感器的应用实例
磁场测量
磁场强度检测
磁敏传感器能够检测磁场强度，常用 于地质勘测、航空航天、医疗等领域， 如检测地球磁场、磁场异常点等。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
05
磁敏传感器与其他传感 器的比较
磁性传感器的基本特性
磁性传感器的基本特性
1.灵敏度：磁性传感器的灵敏度描述了它对微弱磁场的敏感程度。
灵敏度越高，意味着传感器可以检测到的磁场越弱的信号。
2.响应时间：响应时间指的是磁性传感器从检测到变化到发出响应的时间。
磁性传感器的响应时间越短，它检测到的磁场变化越快。
3.精度：精度衡量的是一个传感器测量准确度的能力。
磁性传感器，特别是高精度磁性传感器，可以提供非常精确的数据，帮助应用程序做出精确的决策。
4.功耗：磁性传感器的功耗是指它们消耗的电力量。
一般来说，磁性传感器的功耗比较低，这样可以更有效地使用电源。
传感器原理与应用6磁敏传感器总结
5.2 霍尔传感器
Part.3 集成霍尔传感器
集成霍尔传感器
将霍尔敏感元件、放大电路、校正电路、温度补偿电路以 及激励源（比如给霍尔敏感元件供电的恒流源）全部集成 在一片芯片上，构成集成霍尔传感器。
根据霍尔敏感材料的特性不同，可以分成两大类：
线性测量型 开关型
UH
开关型
0.3
GaAs（砷化镓） 线性 适合 InSb（锑化铟） 度高
霍尔效应
金属或半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中（若磁场垂直于薄 片），当有电流I流经时（若I与B正交），在垂直于电流I和磁场B的方 向上将产生电动势UH，这种物理现象称为霍尔效应。
左手 定律
把一个长度为L，宽度为b，厚度为d的导体或半导体薄片两端通以控 制电流I，在薄片的垂直方向上施加磁感强度为B的磁场，在薄片的另 外两侧将会产生一个与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的感应电 动势UH。
电流灵敏度：
非重点
电流灵敏度是单位速度引起的输出电流变化，为：
SI
I0 v
电压灵敏度：
电压灵敏度是单位速度引起的输出电压变化 ，为：
SV
U0 v
提高灵敏度的方法 ：
可以增大磁场强度B、每匝线圈的长度l和线圈匝数N。 同时需要综合考虑传感器的材料、体积、重量、内阻和工作频率。
磁电感应式传感器的测量电路 非重点
当运动速度v<va时，运动速度太小， 不足以克服构件内的静摩擦力，因 此没有感应电动势输出；
当运动速度v>va时，传感器才能克 服静摩擦力开始做相对运动；
当运动速度v>va时，惯性太大，超 过了传感器的弹性形变范围，输出 曲线开始弯曲。
传感器运动速度通常工作在(vb,vc) 范围之间，保证有足够的线性范围。
磁敏传感器总结（合集5篇）
磁敏传感器总结（合集5篇）第一篇：磁敏传感器总结磁敏传感器总结磁敏传感器是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成的传感器件。
磁敏传感器一般被用来检测磁场的存在、变化、方向以及磁场强弱，以及可引起的磁场变化物理量。
目前的传感器的品种很多，例如霍尔器件，磁敏二极管、三极管，半导体型磁敏电阻器件，以及AMR、GMR磁敏传感器，GMI（巨磁阻抗）传感器等。
磁敏传感器的理论基础是霍尔效应或磁阻效应1.霍尔效应在霍尔片（霍尔片是一块矩形半导体薄片，一般采用N型的锗、锑化铟和砷化铟等半导体单晶材料制成，霍尔片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装。
）的两端通以控制电流I，在它的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在霍尔片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势（霍尔电势或称霍尔电压）。
霍尔电势UH，其大小可用下式表示：UH=RHIBd(V)式中：RH——霍尔常数（m3／C）I——控制电流 B——磁感应强度 d——霍尔元件厚度H令：KKH=RHd为霍尔元件的灵敏度。
它是表征对应于单位磁感应强度和单位控制电流时输出霍尔电压大小的一个重要参数，一般要求它越大越好。
KH与元件材料的性质和几何尺寸有关。
由于半导体（尤其是N型半导体）的霍尔常数RH要比金属的大得多，所以在实际应用中，一般都采用N型半导体材料做霍尔元件。
元件的厚度d对灵敏度的影响也很大，元件越薄，灵敏度就越高。
建立霍尔效应所需的时间很短（约10-12～10-14s），因此控制电流用交流时，频率可以很高（几千兆赫）。
2.磁阻效应将一载流导体置于外磁场中，除了产生霍尔效应外，其电阻也会随磁场而变化。
这种现象称为磁致电阻效应当温度恒定时，在弱磁场范围内，磁阻与磁感应强度B的平方成正比。
对于只有电子参与导电的最简单的情况，理论推出磁阻效应的表达式为：式中B——磁感应强度µ——电子迁移率ρB=ρ0(1+0.273μB)22ρ0——零磁场下的电阻率ρB ——磁场强度为B时的电阻率磁阻的大小除了与材料有关外，还和磁敏元件的几何形状有关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磁敏传感器总结
磁敏传感器是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成的传感器件。
磁敏传感器一般被用来检测磁场的存在、变化、方向以及磁场强弱，以及可引起的磁场变化物理量。
目前的传感器的品种很多，例如霍尔器件，磁敏二极管、三极管，半导体型磁敏电阻器件，以及AMR、GMR磁敏传感器，GMI（巨磁阻抗）传感器等。
磁敏传感器的理论基础是霍尔效应或磁阻效应
1. 霍尔效应
在霍尔片（霍尔片是一块矩形半导体薄片，一般采用N型的锗、锑化铟和砷化铟等半导体单晶材料制成，霍尔片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装。
）的两端通以控制电流I，在它的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在霍尔片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势（霍尔电势或称霍尔电压）。
霍尔电势UH，其大小可用下式表示：
式中：——霍尔常数（m3／C）
I——控制电流
B——磁感应强度
d——霍尔元件厚度
令：
为霍尔元件的灵敏度。
它是表征对应于单位磁感应强度和单位控制电流时输出霍尔电压大小的一个重要参数，一般要求它越大越好。
KH与元件材料的性质和几何尺寸有关。
由于半导体（尤其是N型半导体）的霍尔常数RH要比金属的大得多，所以在实际应用中，一般都采用N型半导体材料做霍尔元件。
元件的厚度d对灵敏度的影响也很大，元件越薄，灵敏度就越高。
建立霍尔效应所需的时间很短（约10-12～10-14s），因此控制电流用交流时，频率可以很高（几千兆赫）。
2. 磁阻效应
将一载流导体置于外磁场中，除了产生霍尔效应外，其电阻也会随磁场而变化。
这种现象称为磁致电阻效应
当温度恒定时，在弱磁场范围内，磁阻与磁感应强度B的平方成正
比。
对于只有电子参与导电的最简单的情况，理论推出磁阻效应的表达式为：
式中
B——磁感应强度
µ——电子迁移率
——零磁场下的电阻率
——磁场强度为B时的电阻率
磁阻的大小除了与材料有关外，还和磁敏元件的几何形状有关。
这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻大小变化的现象，叫形状效应
3.霍尔元件
霍尔元件可分为霍尔开关器件和霍尔线性器件。
应用霍尔传感器制作的器具有磁通计、电流计、磁读头、位移计、速度计、振动计、罗盘、转速计、无触点开关等。
在实际应用中，霍尔元件可以在恒压或恒流条件下工作，其特性不一样。
恒压工作比恒流工作的性能要差些，只适用于对精度要求不太高的地方，在恒压条件下性能不好的主要原因为霍尔元件输入电阻随温度变化和磁阻效应的影响。
在恒流工作下，没有霍尔元件输入电阻和磁阻效应的影响，但是恒流工作时偏移电压的稳定性比恒压工作时差些。
究竟应用采用哪种方式，要根据用途来选择。
霍尔元件的误差主要有不等位电势、温度误差。
由于在制作霍尔元件时，不可能保证将霍尔电极焊在同一等位面上，因此当控制电流I 流过元件时，即使磁场强度B等于零，在霍尔电极上仍有电势存在，该电势就称为不等位电势。
不等位电势是一个主要的零位误差。
由于半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等会随温度的变化而发生变化，因此霍尔元件的性能参数（如内阻、霍尔电势等）对温度的变化也是很灵敏的。
利用霍耳传感器制作的仪器优点：
(1) 体积小，结构简单、坚固耐用。
(2)无可动部件，无磨损，无摩擦热，噪声小。
(3)装置性能稳定，寿命长，可靠性高。
(4)频率范围宽，从直流到微波范围均可应用。
(5)霍耳器件载流子惯性小，装置动态特性好。
霍耳器件也存在转换效率低和受温度影响大等明显缺点。
4. 磁阻元件的特性
（1）灵敏度特性
磁阻元件的灵敏度特性是用在一定磁场强度下的电阻变化率来表示，即磁场——电阻特性的斜率。
常用K表示，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为在施加0.3T磁感应
强度时磁阻元件表现出来的电阻值，这种情况下，一般磁阻元件的灵敏度大于2.7。
（2）电阻特性
磁阻元件的电阻值与磁场的极性无关，它只随磁场强度的增加而增加。
在0.1T以下的弱磁场中，曲线呈现平方特性，而超过0.1T后呈现线性变化
（3）温度特性
半导体磁阻元件的温度特性不好，在应用时，一般都要设计温度补偿电路。
5. 其它新型磁敏传感器
5.1 GMR巨磁电阻效应
用Fe/Cr，Fe/Ag等纳米人工超晶格多层膜的电阻在磁场内有大幅度的改变，因其变化幅度比别的物质大的多故称其为巨磁效应。
GMR薄层由磁性薄层和非磁性薄层交替制成。
没有外加磁场的时候，上层自旋电子散射到与下层的交接点，下层自旋电子散射到与上层的交界点，电子的平均自由程很短，电子的运动困难，因此材料具有相对高的电阻率。
如果外加磁场足够大，能克服两个磁层之间的抗磁耦合，两个薄层的电子便做相对的自旋，电子容易在两个薄层间移动，电子的平均自由程较长，电阻率下降。
不同于异性磁阻效应，GMR采用多层膜结构实现的巨磁效应与外磁场的方向无关。
5.2巨磁阻抗效应
巨磁阻抗效应是指非晶材料通以高频电流时，材料的两端阻抗随外磁场变化而发生非常灵敏变化的现象。
5.3质子旋进式磁敏传感器
物理学已证明物质是具有磁性的，当有外磁场存在的情况下，物质分子磁矩在外磁场作用下以一定的频率绕外磁场旋进。
通过测量分子旋转频率来探测外磁场大小。
用质子旋进式磁敏传感器测量外磁场的主要优点是：
◆精度高，一般在（0.1~10）nT范围内；
◆稳定性好（因γp是一常数，其值只与质子本身有关，它的值与外
界温度、压力、湿度等因素均无关）；
◆工作速度快，可直读外磁场nT 值；
◆绝对值测量
其缺点是：
极化功率大,只能进行快速点测；感应信号的衰减和外磁场梯度的大
小有关，受磁场梯度影响较大
5.4 光泵式磁敏传感器
光泵式磁敏传感器是以某些元素的原子在外磁场中产生的塞曼分裂为基础，并采用光泵和磁共振技术研制成的。
塞曼效应是指在外磁场中原子能级产生分裂的现象。
它同质子旋进式磁力仪相比有以下特点：
（1）灵敏度高,一般为0.01nT量级,理论灵敏度高达10-2~10-
4nT（2）响应频率高，可在快速变化中进行测量
（3）可测量磁场的总向量T及其分量，并能进行连续测量磁通门式传感器
目标检测：通过磁场变化和磁场强度。