磁敏传感器汇总
磁敏传感器定义与分类
工作原理 霍尔效应
工作范围 10-7〜10T
磁敏电阻效应 10-3〜1T
复合电流的磁 场调制
集电极电流或 漏极电流的磁 场调制
磁敏电阻的各 向异性
巨磁阻抗或巨 磁感应效应
威根德效应
法拉第电磁感 应效应
约瑟夫逊效应
10-6〜10T
10-6〜10T
10-3〜 10-2T 10-10〜 10-4T 10-4T 10-3〜100T 10-14〜10-8T
第二节 磁敏传感器定义与分类
三、国外磁敏传感器的现状
1．国外磁传感器的常见种类 就市场占有情况来看，国外磁敏传感器主要品种
依然是霍尔元件、磁阻元件。近期的巨磁阻元件也有 良好的发展空间。
2．外磁传感器的代表厂商： 霍尔元件：日本旭化成；日本东芝；美国 Honeywell公司；美国Allogro公司。 磁阻器件：日本SONY公司；荷兰PHILIPS公司。
第二节 磁敏传感器定义与分类
四、国内磁敏传感器的现状
1．国内磁传感器的常见种类及其特点 目前国内磁敏传感器经过三十余年的发展，就基 础器件的研究与开发情况，除巨磁电阻存有差距以外， 常用其他磁敏传感器如霍尔元件，磁阻元件等已经与 国外同类产品的水平相当。市场上应用的国产磁敏传 感器件的种类也与国外产品相当，依然是霍尔元件、 磁阻元件。
第二节 磁敏传感器定义与分类
四、国内磁敏传感器的现状
2．国内磁传感器件代表厂商 霍尔元件：中科院半导体所，沈阳仪表科学研究 院，南京中旭微电子公司。 磁阻器件：沈阳仪表科学研究院（汇博思宾尼斯 公司）
第二节 磁敏传感器定义与分类
名称 霍尔器件
半导体 磁敏电阻 磁敏二极管 磁敏晶体管 金属膜磁敏电阻器 巨磁阻抗传感器 威根德器件 磁电感应传感器 超导量子干涉器件
第7章 磁敏式传感器(09)全球
转体上，随被测体一起转动。每转
动一个齿， 齿的凹凸引起磁路磁阻 变化一次，磁通也就变化一次， 线 圈中产生感应电势，其变化频率等 于被测转速与测量齿轮上齿数的乘
积。这种传感器结构简单，但输出
信号较小，且因高速轴上加装齿轮 较危险而不宜测量高转速的场合。
闭磁路变磁通式传感器 ， 它由装在转轴上的内齿轮和外 齿轮、永久磁铁和感应线圈组 成，内外齿轮齿数相同。 当转 轴连接到被测转轴上时，外齿 轮不动，内齿轮随被测轴而转 动，内、外齿轮的相对转动使 气隙磁阻产生周期性变化，从 而引起磁路中磁通的变化，使 线圈内产生周期性变化的感应 电动势。 显然， 感应电势的频 率与被测转速成正比。
补偿方法：加入补偿线圈。▲▲
2）温度误差
在磁电式传感器的各种干扰中，通常温度干扰比 较严重。永久磁铁的影响比较小，传感器线圈影响比 较大。线圈是用铜线绕成的，温度系数为正，温度每 升高10℃，电阻大约增加4%；指示器电路的电阻Rf 的温度系数也是正的，它的数值与线圈电阻R1和附加 电阻R2有关。当温度增加t时，电流为：
第7章
磁敏式传感器
主要内容
7.1 磁电感应式传感器
7.2 霍尔式传感器
磁敏式传感器的定义： 对磁场参量（B、Φ ）敏感、通过磁 电作用将被测量（如振动、位移、转速 等）转换为电信号的器件或装置。 磁电作用：电磁感应、霍尔效应 分类：磁电感应式传感器 霍尔式传感器
7.1 磁电感应式传感器
磁电感应式传感器又称磁电式传感器， 是利用导体和磁场 发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的原理将被测量
霍尔效应产生的电动势被称为霍尔电势。
霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力
作用的结果。▲▲
第9章磁敏式传感器
1. 什么是霍尔效应？为什么半导体材料适合于作霍尔元件？ 2. 霍尔元件能够测量哪些物理参数？
3. 简述霍尔传感器的特点。
4. 简述霍尔位移传感器的工作原理。 5. 什么是磁阻效应？
Xi’an Jiaotong University
接近开关和无触点开关、计数器；无接触线位移传 感器；力、加速度等参数的测量；精密倾斜角测量等。
R1、R2 线性、角度、旋转位 移传感器，可以测量磁场 强度。
磁敏电阻位移传感器
Xi’an Jiaotong University
磁敏二极管、三极管
磁敏二极管
P型和N型电极由高阻材料制成，I为本征区。I区的r 面粗糙，设置成高复合区（r区），目的是使电子－空穴 对易于在粗糙表面复合而消失；另一面比较光滑。
霍尔式传感器的材料
霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成。
霍尔元件多采用N型半导体材料（高的电阻率和载流 子的迁移率）。目前最常用的霍尔元件材料有锗(Ge)、 硅(Si)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)等半导体材料。
Xi’an Jiaotong University
霍尔式传感器的测量电路
霍尔元件的转换效率较低，实际应用中，可将几个霍尔 元件的输出串联或采用运算放大器放大，以获得较大的UH。
Xi’an Jiaotong University
磁敏二极管、三极管应用
1－待测物，2－激励线圈，3－铁芯，4－放大器，5－磁敏二极管探头
Xi’an Jiaotong University
作 业
问答题： 1． 什么叫压电晶体的居里点？ 2． 什么是正压电效应？什么是逆压电效应？ 3． 压电式传感器的测量电路中为什么要加入前置放大器？ 电荷放大器有何特点？ 4． 试说明为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的 信号？
磁敏式传感器.课件
06
磁敏式传感器的发展趋势与展望
新材料的应用
高磁导率材料
01
利用具有高磁导率的材料，提高磁敏式传感器的灵敏度和响应
速度。
稀有金属材料
02
采用稀有金属材料，如稀土元素，以改良传感器的性能和稳定
性。
复合材料
03
通过将不同材料的优点结合，开发出具有优异性能的复合磁敏
材料。
新工艺的研发
薄膜工艺
利用薄膜工艺制备超薄、高灵敏度的磁敏元件， 提高传感器的精度和稳定性。
磁通元件
利用磁通效应，将磁场变化转化为 电压变化，从而检测磁场强度。
信号处理电路
01
02
03
放大器
将磁敏元件输出的微弱信 号进行放大，提高信号的 信噪比。
滤波器
对信号进行滤波处理，去 除噪声干扰，提高信号的 稳定性。
调制解调器
将磁敏元件输出的模拟信 号转换为数字信号，便于 后续处理。
输出装置
显示器
位置检测
位置检测概述
位置检测是控制系统中不可或缺的一环，磁 敏式传感器可用于位置检测。
位置检测原理
磁敏式传感器通过检测磁场的变化，判断物 体的位置和运动轨迹。
位置检测应用
在机器人、自动化生产线、医疗器械等领域 ，位置检测的应用越来越广泛。
位置检测优缺点
磁敏式传感器具有非接触、精度高等优点， 但也存在对环境磁场干扰敏锐等缺点。
具有较高的灵敏度。
线性输出
磁敏式传感器的输出信号与磁 场强度成线性关系，使得测量 结果更为准确可靠。
稳定性好
经过特殊工艺处理，磁敏式传 感器具有较好的温度特性和长 期稳定性。
抗干扰能力强
由于磁场不易受到电场、温度 等因素的干扰，因此磁敏式传 感器在复杂环境下仍能保持较
第6章-磁电磁敏式传感器
• 测速度时，传感器的输出电压正比于速度信号 u v ，可
以直接放大。
• 输出功率大，稳定可靠，但传感器尺寸大、重，输出阻抗 低，通常几十～几千欧，对后置电路要求低，干扰小。
CD-1 型震动速度传感器
工作频率 固有频率 灵敏度
• 磁阻元件在工作时通常需要加偏置磁 场，使磁敏电阻工作在线性区域。
• 无偏置磁场时只能检测磁场不能 判别磁性。输出弱磁场时磁阻与 磁场关系为：
R =R0（1+MB2）
R0 ——为零磁场内阻； M ——为零磁场系数；
• 外加偏置磁场时磁阻具有极性， 相当在检测磁场外加了偏置磁场， 工作点移到线性区，磁极性也作 为电阻值变化表现出来，这时电 阻值的变化为：
代入后：
UH
Bb
IB ned
RH
IB d
K H IB
霍尔常数
RH
1 ne
与材料有关
霍尔灵敏度
KH
RH d
与薄片尺寸有关
式中：ρ—电阻率、n —电子浓度、μ—电子迁移率 μ = υ / E 单位电场强度作用下载流子运动速度。
☻ 可见霍尔电势与电流和磁场强度的乘积成正比
U K I B ☻ 讨论 H
敏 元
件
6.3.1 磁敏电阻
（1） 磁阻效应
➢ 载流导体置于磁场中，除了产生霍尔效应外，导体中载流子 因受洛仑兹力作用要发生偏转，磁场使载流子运动方向的偏 转使电流路径变化，起到了加大电阻的作用，磁场越强增大 电阻的作用越强。
☺ 外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象 称磁阻效应。
➢ 磁阻效应表达式为
传感器原理及应用的总结
传感器原理及应用的总结传感器是一种用于检测和测量其中一种物理量的装置，它能够将检测到的物理量转换为可以进行处理和分析的电信号。
传感器的原理和应用非常广泛，可以应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、医学诊断等。
传感器的原理可以分为以下几种：1.电阻器传感器原理：根据物体的压力、力或拉力来改变电阻值的感应装置。
如测量压力、力、重量等的压力传感器，其原理是根据电阻在压力作用下的变化来测量物体的压力。
2.电容器传感器原理：根据外源引起的电容变化，来检测物理量的感应装置。
如湿度传感器，通过测量周围空气的湿度，电容器的电容值会发生相应的变化，从而可以得知湿度的大小。
3.磁敏传感器原理：根据物体对磁场的感应特性，来检测物体的位置、方向和速度等物理量的感应装置。
如磁力传感器，通过测量物体所受磁力的大小和方向，来判断物体的位置和运动状态。
4.光敏传感器原理：根据物体对光的敏感程度，来检测物体的光强度、颜色和形状等感应装置。
如光电传感器，通过测量光电效应的变化，来判断物体的光照条件和透明度。
5.声敏传感器原理：根据物体对声波的感应特性，来检测物体的声音、噪音和震动等感应装置。
如声音传感器，通过测量空气中的声波振动，来判断声音的强度和频率。
传感器的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1.工业自动化：传感器在工业生产中起到了关键的作用。
例如温度传感器、湿度传感器可用于监测工业生产中的环境参数，光敏传感器用于检测生产线上物体的位置和形状，加速度传感器用于监测机械设备的振动情况等。
2.环境监测：传感器在环境监测中可以用来检测空气质量、水质污染、土壤湿度等。
例如气体传感器可用于检测空气中各种有害气体的浓度，水质传感器用于监测水体中的溶解氧和污染物的浓度等。
3.医疗诊断：传感器在医疗领域中可用于检测人体的生理参数，如心率、体温、血压等。
如心率传感器可以实时监测患者的心率变化，体温传感器用于检测患者的体温变化等。
4.汽车科技：传感器在汽车科技中起到了重要的作用，例如车速传感器用于测量车辆的速度，加速度传感器用于检测车辆的加速度和制动情况，气囊传感器用于检测交通事故时的撞击力等。
常用的传感器磁敏
第35页/共54页
电阻 — 温度特性
第36页/共54页
3. 磁敏电阻的结构和特性
第37页/共54页
4. 磁敏电阻的应用
上图是一种测量位移的磁阻效应传感器。将磁阻元件置于磁场中，当它相对于磁场发生位移时，元件内阻R1、R2发生变化，如果将它们接于电桥，则其输出电压比例于电阻的变化。
4．信号的运算和测量。通常利用霍尔电势与控制电流、被测磁场成正比，并与被测磁场同霍尔元件表面的夹角成正弦关系的特性，制造函数发生器。利用霍尔元件输出与控制电流和被测磁场乘积成正比的特性。制造功率表、电度表等。
5．拉力和压力测量。选用霍尔件制成的传感器较其它材料制成的传感器灵敏度和线性度更佳。
第51页/共54页
4 磁敏二极管和磁敏三极管的应用
由于磁敏管有较高的磁灵敏度，体积和功耗都很小，且能识别磁极性等优点，是一种新型半导体磁敏元件，它有着广泛的应用前景。
利用磁敏管可以作成磁场探测仪器—如高斯计、漏磁测量仪、地磁测量仪等。用磁敏管作成的磁场探测仪，可测量10-7T左右的弱磁场。
第25页/共54页
霍尔传感器的应用
第26页/共54页
铁磁材料受到磁场激励时，因其导磁率高，磁阻小，磁力线都集中在材料内部。若材料均匀，磁力线分布也均匀。如果材料中有缺陷，如小孔、裂纹等，在缺陷处，磁力线会发生弯曲，使局部磁场发生畸变。用霍尔探头检出这种畸变，经过数据处理，可辨别出缺陷的位置，性质（孔或裂纹）和大小（如深度、宽度 ）
当流过霍尔片的控制电流保持不变时，霍尔片在磁场一定范围内沿x方向移动时，磁感应强度的变化呈线性关系，即： 为常数
可见霍尔电势与位移量x呈线性关系。
基于霍尔效应制成的位移传感器一般可用来测量小位移。
常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍
常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍传感器由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成，有的半导体敏感元器件可以直接输出电信号，本身就构成传感器。
敏感元器件品种繁多，就其感知外界信息的原理来讲，可分为①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
②化学类，基于化学反应的原理。
③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将传感器分46类）。
下面对常用的热敏、光敏、气敏、力敏和磁敏传感器及其敏感元件介绍如下。
一、温度传感器及热敏元件温度传感器主要由热敏元件组成。
热敏元件品种教多，市场上销售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。
以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉。
1、半导体热敏电阻的工作原理按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。
⑴正温度系数热敏电阻的工作原理此种热敏电阻以钛酸钡（BaTio3）为基本材料，再掺入适量的稀土元素，利用陶瓷工艺高温烧结尔成。
纯钛酸钡是一种绝缘材料，但掺入适量的稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等以后，变成了半导体材料，被称半导体化钛酸钡。
它是一种多晶体材料，晶粒之间存在着晶粒界面，对于导电电子而言，晶粒间界面相当于一个位垒。
当温度低时，由于半导体化钛酸钡内电场的作用，导电电子可以很容易越过位垒，所以电阻值较小；当温度升高到居里点温度（即临界温度，此元件的‘温度控制点一般钛酸钡的居里点为120℃）时，内电场受到破坏，不能帮助导电电子越过位垒，所以表现为电阻值的急剧增加。
因为这种元件具有未达居里点前电阻随温度变化非常缓慢，具有恒温、调温和自动控温的功能，只发热，不发红，无明火，不易燃烧，电压交、直流3~440V均可，使用寿命长，非常适用于电动机等电器装置的过热探测。
磁敏式传感器资料
其他应用场景
电机电流监测
在电机控制系统中，磁敏式传感器可以监测电机的电流大小和变化，用于过流保护和电 机控制。
磁场异常检测
在某些特定应用中，如磁共振成像、核磁共振等，磁敏式传感器可以用于检测磁场异常 和信号变化。
04
磁敏式传感器的技术参数
灵敏度与分辨率
灵敏度
磁敏式传感器对磁场变化的响应程度，通常以输出电压或电流表示。高灵敏度传感器能够检测微弱的磁场变化， 提高测量精度。
根据实际测量需求选择合适的 测量范围，确保传感器能够准
确检测目标磁场。
灵敏度
选择高灵敏度的传感器，能够 更好地检测微弱磁场变化，提 高测量精度。
线性度
选择线性度好的传感器，能够 减小测量误差，提高测量准确 性。
稳定性
选择稳定性好的传感器，能够 保证长期使用过程中性能稳定
，降低误差。
使用方法与步骤
安装
02
磁敏式传感器概述
定义与工作原理
定义
磁敏式传感器是一种能够检测磁场变 化的传感器，通过将磁场变化转换成 电信号，实现对磁场参数的测量。
工作原理
磁敏式传感器利用磁敏元件（如霍尔 元件、磁阻元件等）感知磁场的变化 ，通过内部的电路将磁场信号转换成 电信号输出。
分类与应用
分类
磁敏式传感器根据工作原理和结构可分为霍尔元件、磁阻元件、磁通门等类型。
维护与保养建议
定期检查
定期检查传感器的外观、连接线和固定情况，确保传感器正常工作。
清洁
定期清洁传感器表面，保持清洁状态，避免灰尘和污垢影响测量精度。
更换元件
如发现传感器内部元件损坏或老化，应及时更换，保证传感器性能稳 定。
存储
在长期不使用时，应将传感器存放在干燥、避光的地方，避免潮湿、 高温和腐蚀等环境因素影响传感器的性能和使用寿命。
常见磁传感器及原理和应用
磁传感器的分类
物理原理：磁电感应式传感器，霍尔效应、磁阻效应、巨磁电阻效应、巨磁阻抗效应、超导量子干涉 器、磁致伸缩效应、磁弹性效应等。
磁电感应式传感器
1831年, 英国Michael Faraday和美国的Joseph Henry 发现的电磁学中最基本的效应之一------电磁 感应现象
eNdNd(B)A
dt
dt
磁通变化率与磁场强度、磁路磁阻、线圈与磁场相对运动的速度有关，改变其中一个因素都会 改变线圈中的感应电势。
恒磁通式
磁学量的单位
CGSE，又称静电单位制（electrostatic units）简称ESU 基本量为长度、质量和时间。基本单位为cm、g和s。 通过库仑定律，并令k＝1确定电荷单位，库仑。电场强度E、极化强度P和电位移D量纲都相同。 安培环路定律和法拉第电磁感应定律分别确定磁感应强度B和磁场强度H，量纲不同，真空中也不相等，真空磁导 率μ0=1/c2。 CGSM，又称电磁单位制（electromagnetic units）简称EMU ，CGSM 制的基本量和基本单位与CGSM制的一样 但是确定电磁量单位的物理公式不同。它是通过安培-毕奥-萨伐尔定律 并令K=1确定电流单位， D和E具有不同的 量纲，真空介电常数ε0=1/c2。 但B和H的单位相同，但通常B的单位称为高斯，H的单位称为奥斯特。磁导率μ是无量纲的。
L 0t N2A
l
微型集成磁通门
交叉磁芯结构的2轴磁通门传感器结构示意图
常见磁传感器及原理和应用
常见磁传感器及原理和应用常见的磁传感器有霍尔效应传感器、磁阻传感器、磁电传感器和磁势传感器等。
1. 霍尔效应传感器：霍尔效应传感器是一种利用霍尔效应测量磁力或磁场的传感器。
霍尔效应是一种基于洛伦兹力的现象，当导电体载流时，不同方向上的磁场将会对其产生力。
这个现象可以通过霍尔元件来检测，通过测量霍尔元件输出的电压信号来判断磁场的方向和强度。
霍尔效应传感器具有结构简单、响应速度快、精度高的特点，常用于测量电机的位置和速度、检测磁场的方向等。
2. 磁阻传感器：磁阻传感器是一种通过测量磁场对磁性材料的磁阻影响来检测磁场的传感器。
磁阻传感器通常由磁敏电阻和信号处理电路组成。
当磁敏电阻处于磁场中时，磁阻值会发生变化，通过测量磁阻值的变化可以得到磁场的信息。
磁阻传感器具有结构简单、响应速度快、精度较高以及抗干扰能力强的特点，广泛应用于汽车、电池管理系统、工业自动化等领域。
3. 磁电传感器：磁电传感器是一种利用铁电材料的磁电效应来检测磁场的传感器。
磁电效应是指铁电材料在磁场作用下会产生电场。
磁电传感器通常由铁电材料和电极组成，通过测量电极上的电压信号来判断磁场的强度和方向。
磁电传感器具有灵敏度高、响应速度快、可靠性好的特点，广泛应用于声波、振动以及磁场等测量领域。
4. 磁势传感器：磁势传感器是一种利用磁感应强度和磁导率之间关系来检测磁场的传感器。
磁势传感器通常由磁致伸缩材料和传感器芯片组成，通过测量磁致伸缩材料的长度变化来判断磁场的强度。
磁势传感器具有结构简单、响应速度快、有功耗小的特点，广泛应用于位移、振动等测量领域。
这些常见的磁传感器在工业自动化、汽车电子、消费电子等领域有着广泛的应用。
例如，在汽车电子领域中，霍尔效应传感器可以用于测量引擎的转速、车速以及车辆的位置等信息；磁阻传感器可以用于测量刹车踏板的位置、气囊部署状态等；磁电传感器可以用于测量车门开关、座椅调节器等的位置信息。
在消费电子领域中，这些磁传感器也被广泛应用于磁卡、指南针、磁力计等设备中。
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
磁敏传感器应用举例及原理
磁敏传感器应用举例及原理磁敏传感器，简称磁传感器，是一种常用的磁性测量设备。
它可以测量磁场、磁铁、电机转速、位置、方位、温度等一系列参数，具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点。
本文将从磁传感器的应用举例及原理两个方面进行详细介绍。
一、磁传感器的应用举例1. 磁传感器在汽车领域的应用磁传感器在汽车领域中有着广泛的应用。
例如，在发动机控制系统中，磁传感器能够感知发动机传动轴的旋转速度，并将这一信息反馈给电控单元，从而实现发动机控制、点火、燃烧等功能；在刹车系统中，磁传感器能够感知刹车踏板的行程，并将这一信息传输给ABS系统，实现刹车压力的控制和调节等多个功能。
2. 磁传感器在工业领域的应用在工业领域中，磁传感器同样有着广泛的应用。
例如，在机器人的调节和控制中，磁传感器能够感知各个机械部件的位置、速度和方向等信息，从而实现机器人的动作调节、定位和导航等功能；在电机控制领域中，磁传感器能够感知电机的转速和位置等信息，并将这些信息反馈给电控单元，实现电机运转的控制和调整。
3. 磁传感器在安防领域的应用磁传感器在安防领域中同样有着广泛的应用。
例如，在门禁系统中，磁传感器能够检测门体是否关闭，从而实现门禁的控制和管理；在反盗系统中，磁传感器能够感知物品是否被移动或者被拆下，从而实现对物品的监控和保护。
二、磁传感器的原理磁传感器的本质原理是利用霍尔效应或者安培效应检测磁场的强度和方向等参数。
下面我们分别介绍这两种检测方法的原理。
1. 霍尔效应检测磁场霍尔效应是指在材料内注入电流时，当该材料与磁场相交时，磁场会使材料内的自由电子沿磁力线运动，并在材料内产生电压差。
这种电压差称为霍尔电压，具有与磁场强度和方向等相关的特性。
因此，通过测量材料内的霍尔电压，可以确定磁场的强度和方向。
2. 安培效应检测磁场安培效应是指在传导物质中流过电流时，当该物质与磁场相交时，磁场会使该物质内的电荷载流子发生偏转或者旋转，产生感应电势。
半导体磁敏传感器 MRS系列产品手册说明书
我公司专业代理销售ＭＲ半导体磁敏式传感器，主要活跃在情报机器，半导体制造装置， 计测分析仪器，电子保安设备，原子能等广泛领域， 日本公司建于１９５１年，是以精密加 工技术和磁性技术为中心，从原材料到计测技术，既注重企业发展的一贯性，又紧跟产业 发展方向的企业。
ＭＲＳ系列产品名单 型号 构造 用途例 ＭＲＳ－Ｄ 二电极串联型 通用 ＭＲＳ－Ｆ－０６ 二电极串联型 纸币识别用 ＭＲＳ－Ｆ－１１ 二电极串联型 纸币识别用 ＭＲＳ－Ｇ－０６ 二电极串联型 纸币识别用 ＭＲＳ－Ｈ－０６ 二电极串联型 纸币识别用 ＭＲＳ－０９ 四电极桥式型 译码器用 ＭＲＳ－１３ 四电极桥式型（三回路） 译码器用 半导体磁敏传感器 MRS-F-21 用途 磁性油墨印刷物的识别 检测ＡＣ，ＤＣ电流 特点 ＭＲ传感器是由ＩｎＳｂ单结晶制成，感度高，ＳＮ比好． 被检体不必紧密接触传感器也可以检测． 输出电压值与磁性体的移动速度无关． 被检部是纯电阻，抗诱导干扰能力强． 体积小，安装方便． 地址：深圳市福田区福华路福庆街鸿图大厦1602室电话：0755-******** 83376489传真：联系人：李卓文 杨建龙http ：/// E-mail ：欢迎索取免费详细资料、设计选型指南和光盘、样品；产品繁多未能尽录，欢迎来电查询。
中国传感器科技信息网：HTTP：///工控安防网：HTTP：///消费电子专用电路网：/E-MAIL：**************************ＭＳＮ： ｓｕｎｓ８８８８＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ ＱＱ： １９５８４７３７６ 地址：深圳市福田区福华路福庆街鸿图大厦1602室电话：0755-******** 83376489 83387030 83387016传真：0755-******** 83338339 邮编：518033 手机：(0)139****1329深圳展销部：深圳华强北路赛格电子市场2583号 TEL/FAX：0755-******** 25059422北京分公司：北京海淀区知春路132号中发电子大厦3097号TEL：010-******** 82615020 135******** FAX：************上海分公司：上海市北京东路668号上海賽格电子市场2B35号TEL：021-******** 56703037 137******** FAX：************西安分公司：西安高新开发区20所(中国电子科技集团导航技术研究所) 西安劳动南路88号电子商城二楼D23号TEL：029-8102261913072977981FAX*************成都：TEL：（0）137****6236 SUNSTAR商斯达实业集团是集研发、生产、工程、销售、代理经销、技术咨询、信息服务等为一体的高科技企业，是专业高科技电子产品生产厂家，是具有10多年历史的专业电子元器件供应商，是中国最早和最大的仓储式连锁规模经营大型综合电子零部件代理分销商之一,是一家专业代理和分銷世界各大品牌IC 芯片和電子元器件的连锁经营綜合性国际公司。
(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
- 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)。
又UH KH IB 则KI KH B
由此可得，灵敏度KH大的元件，其控制电流灵敏度 KI一般也大。但是灵敏度大的元件，UH不一定大， 因为UH还与I有关。
2.UH－B特性 当控制电流I保持不变时，元件的开路霍尔输出随磁场的增加不 完全呈现线性关系，而有非线性偏离。如P129图8－8
六、误差分析及其补偿方法
三、霍尔元件材料及结构特点
电流极
D
A
B
5.4
2.7
霍尔电极
2.1
s d
w
D
R1 R2
C
A
B
l
0.2 0.3 0.5 （a）
R4 （b）
R4 R3 C
（c）
霍尔器件片
(a)实际结构(mm)；(b)简化结构；(c)等效电路 外形尺寸:6.4×3.1×0.2;有效尺寸：5.4×2.7×0.2
器件电流(控制电流或输入电流):流入到器件内的电流。
p：单位体积中的空穴数。
二、霍尔系数和灵敏度
设RH 1 ne,则UH IB ned 可写成
UH RH IB d
RH称为霍尔系数，其大小反映出霍尔效应的强弱。
由电导率公式 1 ne，得RH
式中，：材料的电阻率（ m）； ：载流子的迁移率，即单位电场作用下载流子的运动速度（m2 / s V）
第7章 磁敏传感器
7.1 霍尔传感器 7.2 磁阻传感器
7.1 霍尔传感器
霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一 种传感器。它可以直接测量磁场及微位移量，也可以间 接测量液位、压力等工业生产过程参数。目前霍尔传感 器已从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受 到人们的重视，应用日益广泛。
（2）元件的厚度d越小，灵敏度越高，因而制作霍尔片时可 采取减小d的方法来增加灵敏度。但不是d越小越好，这会导 致元件的输入和输出电阻增加。
若磁感应强度B的方向与霍尔片平面法线夹角 为θ时，如P127，图8-2所示，此时实际作用于 霍尔片的有效磁场是其线方向的分量，即
Bcosθ，其霍尔电势为：
UH＝ KH I B cosθ
电流端子A、B相应地称为器件电流端、控制电流端 或输入电流端。
霍尔输出端的端子C、D相应 地称为霍尔端或霍尔电极、 输出端。
若霍尔端子间连接负载,称为 霍尔负载电阻或霍尔负载。
关于霍尔器件符号， 名称及型号，国内外 尚无统一规定，为叙 述方便起见，暂规定 下列名称的符号。
电流电极间的电阻，称为输
C
入电阻，或者控制内阻。 A
一、霍尔效应 置于磁场中的静止载流导体或半导体，当它的电流 方向和磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流 和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象 称霍尔效应。该电动势称霍尔电势，载流导体（多 为半导体）称霍尔元件。霍尔效应是导体中的载流 子在磁场中受洛仑磁力作用发生横向漂移的结果。
如图，在与磁场垂直的半导体薄片上通电流I，假设载流子为电
一般，电子的迁移率大于空穴的迁移率，因此，制作霍尔元件 时多采用N型半导体材料。
设KH RH d 1 ned
则，U H KH IB
KH称为元件的灵敏度，它表示霍尔元件在单位磁感应强度和单 位控制电流作用下霍尔电势的大小，其单位（mV/mA·T）。
上式说明：
（1）金属电子浓度很高，所以它的霍尔系数或灵敏度都很小， 因此不适宜制作霍尔元件；
注意：当控制电流的方向或磁场方向改变时，输出霍 尔电势的方向也改变。但当磁场与电流同时改变方 向时，霍尔电势并不改变方向。
通常应用时，霍尔片两端加的电压为E，如果将霍 尔电势中的电流I改写成E，可使计算方便，根据
1 ne 及R L
S
UH
b EB
L
由上式可知，适当地选择材料迁移率（μ）及霍尔 片的宽长比（b/L），可以改变霍尔电势UH值。
子（N型半导体材料），它沿与电流I相反的方向运动。由于洛
仑兹力fL的作用，电子将向一侧偏转（如虚线箭头方向），并 使改侧形成电子积累。而另一侧形成正电荷积累，元件的横向
形成电场。该电场阻止电子继续向侧面偏移，当电子所受到的
电场力fE与洛仑兹力fL相等时，电子积累达到动态平衡。这时，
在两端横面之间建立的电场称为霍尔电场EH，相应的电势称为
C
C
BA
BA B
H
霍尔端子间的电阻，称为输 出电阻或霍尔侧内部电阻。
D
D
D
霍尔元件符号
四、基本电路形式
IH
I
B
V
RL UH
R E
霍尔器件的基本电路
控制电流I；
霍尔电势UH； 控制电压V；
霍尔负载电阻RL； 霍尔电流IH。
图中控制电流I由电源E供给,R为调节电阻,保证器件内所需控制电 流I。霍尔输出端接负载RL,RL可是一般电阻或放大器的输入电阻、 或表头内阻等。磁场B垂直通过霍尔器件,在磁场与控制电流作用 下，由负载上获得电压。
fE
(e)(EH
)
eUH b
当达到动态平衡时
fL
fE
0, 得vB
UH b
j nev
式中，j：电流密度（ A / m2）；
n：单位体积中的电子数 ，
负号表示电子运动方向与电流方向相反。
则电流强度I可表示为： I j S nev bd
v I / nebd
又vB
UH b
，U
H
IB
ned
同理，若霍尔元件为P型半导体，则 U H IB ped
霍尔电势UH。
Ｂ
－－－
－ －－ d
d
fL
UH
fE
I
+++
++ +
L
霍尔效应原理图
设霍尔片的长度为L，宽度为b，厚度为d。又设电 子以均匀的速度v运动，则在垂直方向施加的磁感应强 度B的作用下，它受到洛仑兹力
fL evB
e—电子电量(1.62×10-19C)； v—电子运动速度。
同时，作用于电子的电场力
实际使用时,器件输入信号可以是I或B，或者IB,而输出可以正比 于I或B, 或者正比于其乘积IB。
五、基本特性
1.UH－I特性
当磁场（Ｂ）恒定时，在一定温度下，测定控制电流I
与霍尔电势UH，可得到良好的线性关系，如图P129， 图8－7。直线的斜率称为控制电流灵敏度，用KI表示，
KI
(UH I
) B c onst
1.元件几何尺寸及电极焊点大小对性能的影响
（1）几何尺寸对性能的影响
在霍尔效应原理分析时，我们是将霍尔片的长度L看作无穷大 来考虑的。实际上，霍尔片的长度是有限的，如果L太小，当 小到某个极限值时，霍尔电场会被控制电流极短路，因此在霍 尔电势的表达式中增加一项与几何尺寸有关的系数，
UH KH IB fH (L b)，fH (L b)：元件的形状系数