磁敏传感器PPT课件

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探伤仪探头结构和原理框图如下：
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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。
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油管抽油杆检测仪
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四﹑常用磁敏管参数的型号﹑参数
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三种元件的磁阻效应特性
未掺杂的InSb－NiSb磁阻元件叫D型，
Fra Baidu bibliotek
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。
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（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
可将磁阻元件阻值在无磁场情况做到数百欧甚至数千 欧。
⑥工作电压 3V ~ 几十V
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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
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②正温度系数管(3BCM)
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③选择特性一致,磁性相反
差分式补偿电路
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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
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(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。
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(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
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
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(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。
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（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
差动式元件温度补偿法
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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。
温度系数
静态集电极电流 I ,温度系数CTI∞
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 响应t 4us 截止频率2.5MHz
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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
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）
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②磁电特性
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③温度特性
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④频率特性
硅管 锗管
响应 t < 1us 频率 1MHz 响应 t < 1us 频率 10KHz
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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
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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
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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
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3.温度补偿及提高灵敏度的措施
①互补式电路
温度特性曲线
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②差分式电路
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③全桥式电路
要求:灵敏度高
用交流电源或脉冲电压源
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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:
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工作原理:
a.无磁场: 集电极电流小,基极电流大
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五、磁阻元件
（一）磁阻效应
将一载流导体 置于外磁场中，其电阻会随磁场而变化， 这种现象称磁电阻效应，简称磁阻效应。
B0(10.273u2B2)
B
磁感应强度
u
电子迁移率
0
零磁场下的电阻率
B
磁感应强度为B时的电阻率
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（二）形状效应
0 k(uB)2[1f(l/b)]
f (l / b)
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
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2.磁敏三极管主要特性 ①伏安特性
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②磁电特性 (较弱磁场时,Ic与B是线形关系)
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③温度特性 3ACM 3BCM 磁灵敏度的温度系数为０.８％∕℃ 3CCM磁灵敏度的温度系数为-0.6%∕℃
l b
形状效应系数 磁敏元件的长度
磁敏元件的宽度△
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。
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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
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在电场和磁场相互垂直得固体中电子的运动
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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
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结论:
载流子的偏移与洛仑兹力有关,洛仑兹力与 电场和磁场的乘积成正比.随着磁场大小方向的 变化,可以产生输出正负电压的变化. (若磁敏二极管反向偏置,仅有微弱电流.)
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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
§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；
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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)
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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
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