讲述磁敏传感器讲解材料
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2020/8/8
(2)科尔宾元件
在园盘形元件得外圆周边和中心处，装上电流电 极，将具有这种结构的磁阻元件称为科尔宾元件。
2020/8/8
(3)平面电极元件
为了加大磁阻效应就要使电阻变大。从原理上讲，如果把 L/b比值小的元件多个串连，就能解决问题，尽管这样的结构 较好，但是制作困难，不能实用。
平面电极元件的结构
可将磁阻元件阻值在无磁场情况做到数百欧甚至数千 欧。
2020/8/8
（6）磁阻元件的温度补偿
图中RM为磁阻元件，r1、r2为温度补偿元件。
温度特性曲线
2020/8/8
差动式元件温度补偿法
磁阻元件的应用
使用InSb作为感磁材料的半导体磁阻元件 半导体磁阻元件通常是利用平面电极等把许多小的InSb 矩形体单元串连在一起构成的。 采用这种结构的目的是为了提高灵敏度, 一般用永久磁铁施加磁偏提高其灵敏度。
以研磨或镀膜的办法制成InSb（锑化铟）薄膜， 尽管真空镀膜阻值会增加，但是生产效率高，价格低廉
2020/8/8
(4) InSb－NiSb共晶磁阻元件
在InSb的晶体中掺杂NiSb，在结晶过程中会析出沿 着一定方向排列得细长的NiSb针状晶体。
针状晶体导电性能良好，其直径为1μm，长度为 100μm，相当于几何形状效应。它是几何形状长宽比 L/b＝0.2的扁条状磁阻元件的串连元件。
2020/8/8
三种元件的磁阻效应特性
未掺杂的InSb－NiSb磁阻元件叫D型， 掺杂的InSb－NiSb磁阻元件叫L、N型 掺杂磁阻元件灵敏度下降，但从温度关系曲线上将会发现， 其温度特性得到了改善。
2020/8/8
（5）曲折形磁阻元件
（a）所示的单个曲折形结构 （b）是用两个曲折元件组成一个差动式元件，其优点是
2020/8/8
3.温度补偿及提高灵敏度的措施 ①互补式电路
2020/8/8
温度特性曲线
②差分式电路
2020/8/8
③全桥式电路
要求:灵敏度高
用交流电源或脉冲电压源
2020/8/8
二.磁敏三极管的工作原理和主要特性
1.结构和原理 电路符号:
结构:
2020/8/8
工作原理:
a.无磁场: 集电极电流小,基极电流大
b.恒压条件下,电流相对磁灵敏度hi：
I0——给定偏压下，磁场为零时 通过磁敏二极管的电流
IB——给定偏压下，磁场为B时 通过磁敏二极管的电流
2020/8/8
c.给定电压﹑电流和负载R, 电压磁灵敏度 和电流磁灵敏度
U0、I0——磁场为零时， 磁敏二极管两端流过的 电压和电流
UB、IB——磁场为B时， 磁敏二极管两端流过的 电压和电流
温度系数 磁灵敏度h±,温度系数CTh±
④频率特性 磁场交变: 3BCM 响应t 2us 截止频率500KHz
3CCM 2020/8/8 响应t 4us 截止频率2.5MHz
⑤磁灵敏度(正向﹑反向) h│ IcBI│ 100%/T I
h+: 受正向磁场作用磁灵敏度 IcB+: 受正向磁场作用集电极电流 h-: 受反向磁场作用磁灵敏度 IcB- : 受反向磁场作用集电极电流 I∞：不受磁场作用，给定基流下的集电极电流
2020/8/8
四﹑常用磁敏管参数的型号﹑参数
2020/8/8
2020/8/8
2020/8/8
2020/8/8
磁阻元件是利用半导体的磁阻效应和形状效应研制 而成。
(1)长方形磁阻元件
其长度L大于宽度b，在两端部制成电极，构成两端器件
2020/8/8
在电场和磁场相互垂直得固体中电子的运动
2020/8/8
探伤仪探头结构和原理框图如下：
2020/8/8
高清晰度管道漏磁检测设备
管道技术公司生产的高清晰度管道漏磁检测设备 适于陆上与海底油、气管道的检测。 与国际同类高清晰度漏磁检测器相比具有： 结构简单、分辨率高、数据可靠、运行安全等特点。
2020/8/8
油管抽油杆检测仪
2020/8/8
③温度特性
2020/8/8
④频率特性
硅管 响应 t < 1us 频率 1MHz 锗管 响应 t < 1us 频率wenku.baidu.com10KHz
2020/8/8
⑤磁灵敏度 a.恒流条件下,电压相对磁灵敏度hu:
U0——磁感应强度为零时， 磁敏二极管两端电压
UB——磁感应强度为B时， 磁敏二极管两端电压
2020/8/8
§3 磁敏传感器
本节主要包括两部分： 磁敏二极管和磁敏三极管；
磁阻元件；
2020/8/8
一、磁敏二极管的结构与工作原理
1.结构与原理
电路符号:
_
结构:中间为I区(高纯度锗) P区 N区 r区(高复合区,可复合空穴和电子)
2020/8/8
原理:
①设无外加磁场:很少空穴和电子复合,有稳定电流
②外加正磁场 ,载流子都受到洛仑兹力 运动偏向r区,电流减小
2020/8/8
2020/8/8
一般选用五百至数千高斯的
加强磁阻元件感磁部分由NiCo强磁性金属 构成，
磁场方向应平行于电流方向
2020/8/8
例子
③外加反向磁场,仍受洛仑兹力,在I区载流子数量增多,电流增大
2020/8/8
2.磁敏二极管的重要特性
①伏安特性: a.给定磁场下，锗磁敏二极管两端 正向偏压和通过它的电流关系曲线
b.开始电流变化平坦， 而后伏安特性曲线上升 快，动态电阻阻值小
c.具负阻现象（硅管）
2020/8/8
②磁电特性
2020/8/8
b.加正向磁场 洛仑兹力,基极电流加大, 集电极电流更小
c.加反向磁场 洛仑兹力,集电极电流加大
2020/8/8
2.磁敏三极管主要特性 ①伏安特性
2020/8/8
②磁电特性 (较弱磁场时,Ic与B是线形关系)
2020/8/8
③温度特性 3ACM 3BCM 磁灵敏度的温度系数为０.８％
∕℃ 3CCM磁灵敏静度态的集电温极度电系流数I 为 ,温-0度.6系%数∕℃CTI∞
⑥工作电压 3V 2020/8/8 ~ 几十V
3.温度补偿及提高灵敏度的措施 ①负温度系数管
用正温度系数普通硅三极管
2020/8/8
②正温度系数管(3BCM)
2020/8/8
③选择特性一致,磁性相反
差分式补偿电路
2020/8/8
三﹑磁敏管的应用
漏磁探伤仪的原理如图：
a.钢棒被磁化局部表面时，若无缺陷，探头附近没有泄漏磁通， 无信息输出 b.缺陷处的泄漏磁通将作用于探头上，使其产生输出信号
(2)科尔宾元件
在园盘形元件得外圆周边和中心处，装上电流电 极，将具有这种结构的磁阻元件称为科尔宾元件。
2020/8/8
(3)平面电极元件
为了加大磁阻效应就要使电阻变大。从原理上讲，如果把 L/b比值小的元件多个串连，就能解决问题，尽管这样的结构 较好，但是制作困难，不能实用。
平面电极元件的结构
可将磁阻元件阻值在无磁场情况做到数百欧甚至数千 欧。
2020/8/8
（6）磁阻元件的温度补偿
图中RM为磁阻元件，r1、r2为温度补偿元件。
温度特性曲线
2020/8/8
差动式元件温度补偿法
磁阻元件的应用
使用InSb作为感磁材料的半导体磁阻元件 半导体磁阻元件通常是利用平面电极等把许多小的InSb 矩形体单元串连在一起构成的。 采用这种结构的目的是为了提高灵敏度, 一般用永久磁铁施加磁偏提高其灵敏度。
以研磨或镀膜的办法制成InSb（锑化铟）薄膜， 尽管真空镀膜阻值会增加，但是生产效率高，价格低廉
2020/8/8
(4) InSb－NiSb共晶磁阻元件
在InSb的晶体中掺杂NiSb，在结晶过程中会析出沿 着一定方向排列得细长的NiSb针状晶体。
针状晶体导电性能良好，其直径为1μm，长度为 100μm，相当于几何形状效应。它是几何形状长宽比 L/b＝0.2的扁条状磁阻元件的串连元件。
2020/8/8
三种元件的磁阻效应特性
未掺杂的InSb－NiSb磁阻元件叫D型， 掺杂的InSb－NiSb磁阻元件叫L、N型 掺杂磁阻元件灵敏度下降，但从温度关系曲线上将会发现， 其温度特性得到了改善。
2020/8/8
（5）曲折形磁阻元件
（a）所示的单个曲折形结构 （b）是用两个曲折元件组成一个差动式元件，其优点是
2020/8/8
3.温度补偿及提高灵敏度的措施 ①互补式电路
2020/8/8
温度特性曲线
②差分式电路
2020/8/8
③全桥式电路
要求:灵敏度高
用交流电源或脉冲电压源
2020/8/8
二.磁敏三极管的工作原理和主要特性
1.结构和原理 电路符号:
结构:
2020/8/8
工作原理:
a.无磁场: 集电极电流小,基极电流大
b.恒压条件下,电流相对磁灵敏度hi：
I0——给定偏压下，磁场为零时 通过磁敏二极管的电流
IB——给定偏压下，磁场为B时 通过磁敏二极管的电流
2020/8/8
c.给定电压﹑电流和负载R, 电压磁灵敏度 和电流磁灵敏度
U0、I0——磁场为零时， 磁敏二极管两端流过的 电压和电流
UB、IB——磁场为B时， 磁敏二极管两端流过的 电压和电流
温度系数 磁灵敏度h±,温度系数CTh±
④频率特性 磁场交变: 3BCM 响应t 2us 截止频率500KHz
3CCM 2020/8/8 响应t 4us 截止频率2.5MHz
⑤磁灵敏度(正向﹑反向) h│ IcBI│ 100%/T I
h+: 受正向磁场作用磁灵敏度 IcB+: 受正向磁场作用集电极电流 h-: 受反向磁场作用磁灵敏度 IcB- : 受反向磁场作用集电极电流 I∞：不受磁场作用，给定基流下的集电极电流
2020/8/8
四﹑常用磁敏管参数的型号﹑参数
2020/8/8
2020/8/8
2020/8/8
2020/8/8
磁阻元件是利用半导体的磁阻效应和形状效应研制 而成。
(1)长方形磁阻元件
其长度L大于宽度b，在两端部制成电极，构成两端器件
2020/8/8
在电场和磁场相互垂直得固体中电子的运动
2020/8/8
探伤仪探头结构和原理框图如下：
2020/8/8
高清晰度管道漏磁检测设备
管道技术公司生产的高清晰度管道漏磁检测设备 适于陆上与海底油、气管道的检测。 与国际同类高清晰度漏磁检测器相比具有： 结构简单、分辨率高、数据可靠、运行安全等特点。
2020/8/8
油管抽油杆检测仪
2020/8/8
③温度特性
2020/8/8
④频率特性
硅管 响应 t < 1us 频率 1MHz 锗管 响应 t < 1us 频率wenku.baidu.com10KHz
2020/8/8
⑤磁灵敏度 a.恒流条件下,电压相对磁灵敏度hu:
U0——磁感应强度为零时， 磁敏二极管两端电压
UB——磁感应强度为B时， 磁敏二极管两端电压
2020/8/8
§3 磁敏传感器
本节主要包括两部分： 磁敏二极管和磁敏三极管；
磁阻元件；
2020/8/8
一、磁敏二极管的结构与工作原理
1.结构与原理
电路符号:
_
结构:中间为I区(高纯度锗) P区 N区 r区(高复合区,可复合空穴和电子)
2020/8/8
原理:
①设无外加磁场:很少空穴和电子复合,有稳定电流
②外加正磁场 ,载流子都受到洛仑兹力 运动偏向r区,电流减小
2020/8/8
2020/8/8
一般选用五百至数千高斯的
加强磁阻元件感磁部分由NiCo强磁性金属 构成，
磁场方向应平行于电流方向
2020/8/8
例子
③外加反向磁场,仍受洛仑兹力,在I区载流子数量增多,电流增大
2020/8/8
2.磁敏二极管的重要特性
①伏安特性: a.给定磁场下，锗磁敏二极管两端 正向偏压和通过它的电流关系曲线
b.开始电流变化平坦， 而后伏安特性曲线上升 快，动态电阻阻值小
c.具负阻现象（硅管）
2020/8/8
②磁电特性
2020/8/8
b.加正向磁场 洛仑兹力,基极电流加大, 集电极电流更小
c.加反向磁场 洛仑兹力,集电极电流加大
2020/8/8
2.磁敏三极管主要特性 ①伏安特性
2020/8/8
②磁电特性 (较弱磁场时,Ic与B是线形关系)
2020/8/8
③温度特性 3ACM 3BCM 磁灵敏度的温度系数为０.８％
∕℃ 3CCM磁灵敏静度态的集电温极度电系流数I 为 ,温-0度.6系%数∕℃CTI∞
⑥工作电压 3V 2020/8/8 ~ 几十V
3.温度补偿及提高灵敏度的措施 ①负温度系数管
用正温度系数普通硅三极管
2020/8/8
②正温度系数管(3BCM)
2020/8/8
③选择特性一致,磁性相反
差分式补偿电路
2020/8/8
三﹑磁敏管的应用
漏磁探伤仪的原理如图：
a.钢棒被磁化局部表面时，若无缺陷，探头附近没有泄漏磁通， 无信息输出 b.缺陷处的泄漏磁通将作用于探头上，使其产生输出信号