第4章磁敏傳感器 ppt課件

1、第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 第四章第四章 磁敏傳感器磁敏傳感器第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 磁敏傳感器磁敏傳感器磁場磁場電能電能測量原理：半導體材料中的自由電子及空穴測量原理：半導體材料中的自由電子及空穴 隨磁場改變其運動方向隨磁場改變其運動方向構造構造結型結型體型體型磁敏二極管磁敏二極管磁敏三極管磁敏三極管霍爾傳感器霍爾傳感器磁敏電阻磁敏電阻第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 4.1 4.1 磁敏傳感器的物理基礎磁敏傳感器的物理基礎1 1、磁現象：磁荷不能單獨存在，必須、磁現象：磁荷不能單獨存在，必須N N、S S成對存成對存在，并且在閉區(qū)間表面全部磁束進出總和必等在，并且在閉區(qū)間表

2、面全部磁束進出總和必等于零，即于零，即divB=0divB=02 2、磁感應強度、電場強度與運動電荷所受力的關、磁感應強度、電場強度與運動電荷所受力的關系：系：F=e(E+vB)=eE+evBF=e(E+vB)=eE+evB3 3、磁通變化與電動勢的關系：、磁通變化與電動勢的關系：ddBEdtdt 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應。電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應。 德國物理學家霍爾德國物理學家霍爾187918

3、79年發(fā)現。年發(fā)現。一、霍爾效應一、霍爾效應4.2 4.2 霍爾元件霍爾元件第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 bIdUHfEvflB二、霍爾元件工作原理：二、霍爾元件工作原理： 如圖所示如圖所示N N型半導體薄片，于垂直方向上型半導體薄片，于垂直方向上施加磁感應強度為施加磁感應強度為B B的磁場，在薄片左右兩的磁場，在薄片左右兩端通以控制電流端通以控制電流I I。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 半導體中的載流子半導體中的載流子( (電子電子) )將沿著與電流將沿著與電流I I相反的相反的方向運動。方向運動。 由于外磁場由于外磁場B B的作用，使電子受到磁場力的作用，使電子受到磁場力fL(fL

4、(洛侖洛侖茲力茲力) )而發(fā)生偏轉，結果在半導體的后端面上電而發(fā)生偏轉，結果在半導體的后端面上電子積累帶負電，而前端面缺少電子帶正電，在前子積累帶負電，而前端面缺少電子帶正電，在前后斷面間形成電場。后斷面間形成電場。 該電場產生的電場力該電場產生的電場力fE fE 阻止電子繼續(xù)偏轉。阻止電子繼續(xù)偏轉。)(BvefleEfE平衡。時，電荷積累達到動態(tài)當lEff分析：分析：第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 ()lEfe vBfeEEvB HHUEvBUbvBbIne bdHHHIBIBUBbRK IBnedd式中：式中：電阻率、電阻率、nn電子濃度電子濃度 電子遷移率電子遷移率=/E=/E 單位電

5、場強度作用下載流子單位電場強度作用下載流子運動速度。運動速度。1HRne第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 在半導體前后兩端面之間在半導體前后兩端面之間( (即垂直于電流和磁即垂直于電流和磁場方向場方向) )建立電場，稱為霍爾電場建立電場，稱為霍爾電場EHEH，相應的，相應的電勢稱為霍爾電勢電勢稱為霍爾電勢UHUH。RHRH霍爾系數，由載流材料的物理性質決定；霍爾系數，由載流材料的物理性質決定； kHkH靈敏度系數，與載流材料的物理性質和幾何尺寸靈敏度系數，與載流材料的物理性質和幾何尺寸 有關，表示在單位磁感應強度和單位控制電流時有關，表示在單位磁感應強度和單位控制電流時 的霍爾電勢的大??；的霍

6、爾電勢的大??； d d 薄片厚度。薄片厚度。 UH KH I BdIBRUHH第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 討論：討論：任何材料在一定條件下都能產生霍爾電勢，但不是都任何材料在一定條件下都能產生霍爾電勢，但不是都可以制造霍爾元件可以制造霍爾元件; ;絕緣材料電阻率絕緣材料電阻率很大，電子遷移率很大，電子遷移率很小，不適用；很小，不適用；金屬材料電子濃度金屬材料電子濃度n n很高，很高，RHRH很小，很小，UHUH很小很小, ,不適用不適用; ;半導體材料電阻率半導體材料電阻率較大較大RHRH大，非常適于做霍爾元件，大，非常適于做霍爾元件，半導體中電子遷移率一般大于空穴的遷移率，所以半導體中

7、電子遷移率一般大于空穴的遷移率，所以霍爾元件多采用霍爾元件多采用 N N 型半導體多電子）型半導體多電子）; ;由上式可見，厚度由上式可見，厚度d d越小，霍爾靈敏度越小，霍爾靈敏度KHKH越大，所以霍越大，所以霍爾元件做的較薄，通常近似爾元件做的較薄，通常近似1 1微米微米(d1m)(d1m)。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 注：注：1 1、當電流、當電流I I的方向或磁場的方向改變時，輸出電的方向或磁場的方向改變時，輸出電勢的方向也將改變；但當兩者的方向同時改變時勢的方向也將改變；但當兩者的方向同時改變時輸出電勢不改變方向。輸出電勢不改變方向。2 2、如果磁場和薄片法線有、如果磁場和薄片

8、法線有角，那么角，那么 ： VHVH KH I B cosKH I B cos第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 a)a)實際結構實際結構(mm)(mm)；(b)(b)簡化結構；簡化結構；(c)(c)等效電路等效電路外形尺寸外形尺寸:6.4:6.43.13.10.2;0.2;有效尺寸：有效尺寸：5.45.42.72.70.20.2d ds sl l（b b）2.12.15.45.42.72.7A AB B0.20.20.50.50.30.3C CD D（a a）w w電流極電流極霍爾電極霍爾電極R4R4ABCDR1R2R3R4（c c）三、霍爾元件的結構三、霍爾元件的結構第第4章章 磁敏傳感器磁

9、敏傳感器 資料：鍺、硅、砷化鎵、砷化銦、銻化銦資料：鍺、硅、砷化鎵、砷化銦、銻化銦靈敏度低、溫度靈敏度低、溫度特性及線性度好特性及線性度好靈敏度最高、靈敏度最高、受溫度影響大受溫度影響大第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 霍爾器件符號霍爾器件符號ACDBHABCDABCD霍爾晶體的外形為矩形薄片有四根引線?；魻柧w的外形為矩形薄片有四根引線。電流端子電流端子A、B稱為器件電流端、控制電流端。稱為器件電流端、控制電流端。端子端子C、D稱為霍爾端或輸出端。稱為霍爾端或輸出端。實測中可把實測中可把I*B作輸入，也可把作輸入，也可把I或或B單獨做輸入；單獨做輸入； 通過霍爾電勢輸出測量結果。通過霍爾電勢

10、輸出測量結果。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 四、主要技術參數及特性四、主要技術參數及特性（1 1額定激勵電流額定激勵電流 IHIH霍爾元件的允許溫升規(guī)定著一個最霍爾元件的允許溫升規(guī)定著一個最大控制電流。大控制電流。（2 2不平衡電勢不平衡電勢U0U0不等位電勢、零位電勢不等位電勢、零位電勢 IHIH、B=0B=0、空載霍爾電勢、空載霍爾電勢原因：兩個霍爾電極不在同一等位面上原因：兩個霍爾電極不在同一等位面上 材料不均勻、工藝不良材料不均勻、工藝不良 （3 3輸入電阻輸入電阻Ri Ri 、輸出電阻、輸出電阻R0R0Ri Ri 控制電流電極間的電阻控制電流電極間的電阻R0 R0 輸出霍爾電勢電

11、極間的電阻輸出霍爾電勢電極間的電阻B = 0B = 0歐姆表歐姆表第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （4 4基本特性基本特性 直線性：指霍爾器件的輸出電勢直線性：指霍爾器件的輸出電勢UHUH分別和基本參數分別和基本參數 I I、U U、B B之間呈線性關系。之間呈線性關系。靈敏度靈敏度KHKH： 乘積靈敏度：乘積靈敏度： 霍爾元件的輸出電壓要由磁感應強度霍爾元件的輸出電壓要由磁感應強度B B和控制和控制電流電流I I的乘積來確定的乘積來確定, ,表示霍爾電勢表示霍爾電勢UHUH與兩者乘積之間與兩者乘積之間的比值，通常以的比值，通常以mV/(mA0.1T)mV/(mA0.1T)。UH KH I

12、B第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 KBKB磁場靈敏度，通常以額定電流為標準。磁場靈磁場靈敏度，通常以額定電流為標準。磁場靈敏度等于霍爾元件通以額定電流時每單位磁感應強度敏度等于霍爾元件通以額定電流時每單位磁感應強度對應的霍爾電勢值。常用于磁場測量等情況。對應的霍爾電勢值。常用于磁場測量等情況。 KIKI電流靈敏度，電流靈敏度等于霍爾元件在單位電流靈敏度，電流靈敏度等于霍爾元件在單位磁感應強度下電流對應的霍爾電勢值。磁感應強度下電流對應的霍爾電勢值。若控制電流值固定，那么：若控制電流值固定，那么：UHUHKBBKBB若磁場值固定，那么：若磁場值固定，那么：UHUHKI IKI I第第4章章 磁

13、敏傳感器磁敏傳感器 VHR3VBIEIH霍爾器件的基本電路霍爾器件的基本電路R控制電流控制電流I I；霍爾電勢霍爾電勢VHVH；控制電壓控制電壓V V；霍爾負載電阻霍爾負載電阻R3R3；霍爾電流霍爾電流IHIH。 圖中控制電流圖中控制電流I I由電源由電源E E供給供給,R,R為調節(jié)電阻為調節(jié)電阻, ,保證保證器件內所需控制電流器件內所需控制電流I I?；魻栞敵龆私迂撦d?；魻栞敵龆私迂撦dR3,R3R3,R3可是可是一般電阻或放大器的輸入電阻、或表頭內阻等。磁場一般電阻或放大器的輸入電阻、或表頭內阻等。磁場B B垂直通過霍爾器件。垂直通過霍爾器件。五、基本電路五、基本電路第第4章章 磁敏傳感器磁

14、敏傳感器 霍爾元件輸入輸出電路：霍爾元件輸入輸出電路：1 1、恒壓工作：、恒壓工作： 特點：性能差，適用于對精度要求不高的地方特點：性能差，適用于對精度要求不高的地方 性能差的原因：霍爾元件輸入電阻隨溫度變化和性能差的原因：霍爾元件輸入電阻隨溫度變化和 磁阻效應的影響。磁阻效應的影響。2 2、恒流工作、恒流工作: : 特點：充分發(fā)揮霍爾傳感器的性能；沒有霍爾特點：充分發(fā)揮霍爾傳感器的性能；沒有霍爾元件輸入電阻隨溫度變化和磁阻效應的影響。元件輸入電阻隨溫度變化和磁阻效應的影響。3 3、差分放大：、差分放大： 特點：能去除霍爾輸出的同相電壓特點：能去除霍爾輸出的同相電壓第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳

15、感器 六、霍爾元件的誤差及其補償六、霍爾元件的誤差及其補償 產生誤差的原因：產生誤差的原因： 一是制作工藝、制作水平的限制。一是制作工藝、制作水平的限制。 二是外界溫度的影響。二是外界溫度的影響。（一零位誤差（一零位誤差 1 1、不等位電勢、不等位電勢U0U0及其補償及其補償 B=0B=0，I0I0，UH=U00UH=U00。 U0U0為不等位電為不等位電勢。勢。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 產生原因：產生原因： 霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位面上，或激勵電極接觸不良造成激勵電流不均面上，或激勵電極接觸不良造成激勵電流不均勻分布等。勻分布等。第

16、第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 產生原因：產生原因： 半導體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾半導體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻，何尺寸不均勻， 等電位面歪斜。等電位面歪斜。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 不等位電勢的補償：不等位電勢的補償： 不等位電勢可表示為不等位電勢可表示為U0=r0IH(r0U0=r0IH(r0為不等位電為不等位電阻阻) )分析不等位電勢時可把霍爾元件等效為一個電橋，分析不等位電勢時可把霍爾元件等效為一個電橋，不等位電壓相當于橋路初始有不平衡輸出不等位電壓相當于橋路初始有不平衡輸出U00U00，可在電阻大的橋臂上并聯電阻?？稍陔娮璐蟮臉虮凵喜⒙撾娮?。

17、第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 2.2.寄生直流電勢寄生直流電勢 在外加磁場為零、霍爾元件用交流激勵時，在外加磁場為零、霍爾元件用交流激勵時，霍爾電極除輸出交流不等位電勢外，還有一直霍爾電極除輸出交流不等位電勢外，還有一直流電勢，稱為寄生直流電勢。流電勢，稱為寄生直流電勢。原因：原因：由于元件的兩對電極不是完全歐姆接觸而由于元件的兩對電極不是完全歐姆接觸而形成整流效應，形成整流效應，兩個霍爾電極的焊點大小不等、熱容量不同兩個霍爾電極的焊點大小不等、熱容量不同引起溫差所產生的。引起溫差所產生的。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （二）（二） 霍爾元件溫度誤差及補償霍爾元件溫度誤差及補償 霍爾元

18、件是采用半導體材料制成的霍爾元件是采用半導體材料制成的, , 因此它因此它們的許多參數都具有較大的溫度系數。當溫度變們的許多參數都具有較大的溫度系數。當溫度變化時化時, , 霍爾元件的載流子濃度、遷移率、電阻率霍爾元件的載流子濃度、遷移率、電阻率及霍爾系數都將發(fā)生變化及霍爾系數都將發(fā)生變化, ,致使霍爾電動勢變化，致使霍爾電動勢變化，產生溫度誤差。產生溫度誤差。 以下是幾種補償方法：以下是幾種補償方法： 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 1 1、采用恒流源供電和輸入回路并聯電阻、采用恒流源供電和輸入回路并聯電阻思路：思路：由由UH=KHIBUH=KHIB可見恒流源可見恒流源I I供電可使供電可

19、使UHUH穩(wěn)定，穩(wěn)定，但靈敏度系數但靈敏度系數KH=RH/d=/d KH=RH/d=/d 也是溫度的函數：也是溫度的函數：T T ，溫度，溫度T T變化時靈敏度變化時靈敏度KHKH也變化。也變化。多數霍爾器件是正溫度系數，多數霍爾器件是正溫度系數，T KH T KH ，可通，可通過減小過減小I I保持保持KHKH* *I I不變，抵消溫度造成不變，抵消溫度造成KHKH增加的增加的影響。影響。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 不變。的分流作用）并聯電阻由HPiiHHHURIRTKTIBKU(0;01 1、采用恒流源供電和輸入回路并聯電阻、采用恒流源供電和輸入回路并聯電阻第第4章章 磁敏傳感器磁敏

20、傳感器 溫度溫度 時，元件靈敏度系數為時，元件靈敏度系數為 , ,輸入輸入電阻為電阻為 ，溫度為，溫度為t t時，他們分別時，他們分別為為 ，0Hk0iR0tHtkitR001()HtHkktt001()itiRRttPHIII因為因為PPHHI RI RPHPiR IIRR因而因而霍爾元件內阻溫度系數霍爾元件內阻溫度系數霍爾電勢的溫度系數霍爾電勢的溫度系數確定并聯電阻的值：確定并聯電阻的值：第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 溫度為溫度為t t時時001()PPHtPitPiRRIIIRRRRtt0000PHPiR IIRR溫度溫度 時時0t為了使霍爾電勢不隨溫度而變化，必須保證為了使霍爾電勢

21、不隨溫度而變化，必須保證00HHHtHtkIBk I B第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 將有關式代入可得將有關式代入可得0PiRR通?；魻栯妱莸臏囟认禂颠h小于霍爾元件內通?；魻栯妱莸臏囟认禂颠h小于霍爾元件內阻溫度系數，因而阻溫度系數，因而0PiRR霍爾元件內阻溫度系數霍爾元件內阻溫度系數霍爾電勢的溫度系數霍爾電勢的溫度系數第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 2 2、合理選取負載電阻、合理選取負載電阻 的阻值的阻值LR00001()1()LHLLoR UttURRtt使使00()LdUd tt得得01LoRR第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 3 3、采用恒壓源和輸入回路串聯電阻、采用恒壓源和輸入

22、回路串聯電阻4 4、采用溫度補償元件、采用溫度補償元件( (如熱敏電阻、電阻絲等如熱敏電阻、電阻絲等) )第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 霍爾元件不等位電勢霍爾元件不等位電勢 的溫度補償的溫度補償0U第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （一）（一） 霍爾式位移傳感器霍爾式位移傳感器霍爾元件處于中間位置位移霍爾元件處于中間位置位移x=0 x=0時，由于時，由于B=0B=0，所以，所以UH=0UH=0霍爾元件右移霍爾元件右移, x0, x0，合成，合成磁感應強度磁感應強度B B向上向上,B0,B0， UH0 UH0 霍爾元件左移，霍爾元件左移，x0 x0，合成，合

23、成磁感應強度磁感應強度B B向下向下,B0,B0，UH0UH0。七、霍爾傳感器的應用七、霍爾傳感器的應用第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 .HHdUIdBRKconstdxddx則Bx0.dBconstdx若HUKxx=磁場梯度越大，靈敏度越高磁場梯度越大，靈敏度越高磁場梯度越均勻，輸出線性越好磁場梯度越均勻，輸出線性越好測量范圍：測量范圍：1 2 mmHHIBURdNNSSIx磁鋼第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 2、霍爾壓力傳感器、霍爾壓力傳感器工作原理：工作原理： 把壓力先轉換成位移，應用霍爾電勢與位移的關系把壓力先轉換成位移，應用霍爾電勢與位移的關系測量壓力。測量壓力。3、霍爾磁極檢測

24、器、霍爾磁極檢測器(圖圖4.43)工作原理：工作原理： 在控制電流一定的情況下，通過霍爾電壓的極性可在控制電流一定的情況下，通過霍爾電壓的極性可判斷磁場的方向，即確定磁鐵磁極。判斷磁場的方向，即確定磁鐵磁極?；魻枆毫鞲衅鹘Y構原理霍爾壓力傳感器結構原理 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 4 4、轉速測量、轉速測量轉角HV02轉角HV0NS霍爾元件永磁體被測軸永磁體安裝在軸端永磁體安裝在軸端NS被測軸霍爾元件永磁體永磁體安裝在軸側永磁體安裝在軸側第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 5 5、測量電流、測量電流測量大直流電流測量大直流電流10kA10kA），），霍爾元件測量電流原理：檢測通電導線周圍的

25、磁場霍爾元件測量電流原理：檢測通電導線周圍的磁場（1 1導線旁測法導線旁測法HVIBCI簡單、測量精度差、簡單、測量精度差、受外界干擾大受外界干擾大第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （2 2導線貫穿磁芯法導線貫穿磁芯法I霍爾元件通電導線導磁鐵芯環(huán)形鐵芯集中磁力線，環(huán)形鐵芯集中磁力線，提高電流測量精度提高電流測量精度（3 3繞線法繞線法用標準環(huán)形導磁鐵心與霍爾集成傳感器組合而成。用標準環(huán)形導磁鐵心與霍爾集成傳感器組合而成。把被測通電導線繞在導磁鐵心上，把被測通電導線繞在導磁鐵心上，第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 由霍爾元件裝配鍵體而成的開關電鍵。由霍爾元件裝配鍵體而成的開關電鍵。 工作原理：工

26、作原理： 用磁體作為觸發(fā)媒介，當磁體接近霍爾電路用磁體作為觸發(fā)媒介，當磁體接近霍爾電路時，產生一個電平信號，霍爾按鍵就是依靠改變時，產生一個電平信號，霍爾按鍵就是依靠改變磁體的相對位置來觸發(fā)電信號的。磁體的相對位置來觸發(fā)電信號的。 特點：無觸點按鍵開關特點：無觸點按鍵開關6 6、霍爾開關按鍵、霍爾開關按鍵第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （一）、霍爾開關集成傳感器（一）、霍爾開關集成傳感器霍爾效應霍爾效應集成電路技術集成電路技術開關信號開關信號磁敏傳感器磁敏傳感器 霍爾開關集成傳感器是利用霍爾效應與集成電路技術結合霍爾開關集成傳感器是利用霍爾效應與集成電路技術結合而制成的一種磁敏傳感器，它能感

27、知一切與磁信息有關的物理而制成的一種磁敏傳感器，它能感知一切與磁信息有關的物理量量( (測轉速、開關控制、判斷測轉速、開關控制、判斷N SN S極性極性) )，并以開關信號形式輸，并以開關信號形式輸出，分為常開、常閉型兩種。出，分為常開、常閉型兩種。 八、霍爾集成傳感器八、霍爾集成傳感器第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 由穩(wěn)壓電路、霍爾元件、放大器、整形電路、由穩(wěn)壓電路、霍爾元件、放大器、整形電路、開路輸出五部分組成。開路輸出五部分組成。 穩(wěn)壓電路可使傳感器在較穩(wěn)壓電路可使傳感器在較寬的電源電壓范圍內工作；開路輸出可使傳感器方寬的電源電壓范圍內工作；開路輸出可使傳感器方便地與各種邏輯電路接口。

28、便地與各種邏輯電路接口。 1 1霍爾開關集成傳感器的結構及工作原理霍爾開關集成傳感器的結構及工作原理霍爾開關集成傳感器內部結構框圖霍爾開關集成傳感器內部結構框圖2 23 3輸出輸出+ +穩(wěn)壓穩(wěn)壓VCCVCC1 1霍爾元件霍爾元件放大放大BTBT整形整形地地H H第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 霍爾開關集成傳感器的原理及工作過程：霍爾開關集成傳感器的原理及工作過程： 當有磁場作用在傳感器上時，根據霍爾效應原理，霍爾元當有磁場作用在傳感器上時，根據霍爾效應原理，霍爾元件輸出霍爾電壓件輸出霍爾電壓VHVH，該電壓經放大器放大后，送至施密特整，該電壓經放大器放大后，送至施密特整形電路。形電路。 當放

29、大后的當放大后的VHVH電壓大于電壓大于“開啟開啟閾值時，施密特整形電路閾值時，施密特整形電路翻轉，輸出高電平，使半導體管翻轉，輸出高電平，使半導體管V V導通，且具有吸收電流的導通，且具有吸收電流的負載能力，這種狀態(tài)我們稱它為開狀態(tài)。負載能力，這種狀態(tài)我們稱它為開狀態(tài)。 當磁場減弱時，霍爾元件輸出的當磁場減弱時，霍爾元件輸出的VHVH電壓很小，經放大器放電壓很小，經放大器放大后其值也小于施密特整形電路的大后其值也小于施密特整形電路的“關閉關閉閾值，施密特整閾值，施密特整形器再次翻轉，輸出低電平，使半導體管形器再次翻轉，輸出低電平，使半導體管V V截止，這種狀態(tài)截止，這種狀態(tài)我們稱它為關狀態(tài)。

30、我們稱它為關狀態(tài)。 這樣，一次磁場強度的變化，就使傳感器完成了一次開關這樣，一次磁場強度的變化，就使傳感器完成了一次開關動作。動作。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 3020T輸出輸出VoutR=2k+12V123（b應用電路應用電路 （a外型外型 霍爾開關集成傳感器的外型及應用電路霍爾開關集成傳感器的外型及應用電路123第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 2 2、工作特性、工作特性）（TB）（VVOUTON2OFFOPBRPBHB 工作點工作點“開開”O(jiān)PB 釋放點釋放點“關關”RPB 磁滯磁滯HB高高低，開狀態(tài)低，開狀態(tài)OPBBRPBB低低高，關狀態(tài)高，關狀態(tài)第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器

31、 注：該曲線反映了外加磁場與傳感器輸出電平的注：該曲線反映了外加磁場與傳感器輸出電平的關系。當外加磁感強度高于關系。當外加磁感強度高于BOPBOP時，輸出電平由時，輸出電平由高變低，傳感器處于開狀態(tài)。當外加磁感強度低高變低，傳感器處于開狀態(tài)。當外加磁感強度低于于BRPBRP時，輸出電平由低變高，傳感器處于關狀時，輸出電平由低變高，傳感器處于關狀態(tài)。態(tài)。 霍耳開關集成傳感器的技術參數：霍耳開關集成傳感器的技術參數： 工作電壓工作電壓 、磁感應強度、輸出截止電、磁感應強度、輸出截止電壓、輸出導通電流、工作溫度、工作點。壓、輸出導通電流、工作溫度、工作點。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （二線性霍

32、爾集成電路（二線性霍爾集成電路( (測位移、測振動測位移、測振動) ) 輸出電壓在一定范圍與磁感應強度輸出電壓在一定范圍與磁感應強度B B成線性關系。成線性關系。 構成：霍爾元件、放大器、穩(wěn)壓、電流放大輸出級、構成：霍爾元件、放大器、穩(wěn)壓、電流放大輸出級、失調調整、線性度調整失調調整、線性度調整ccVOUTV穩(wěn)壓穩(wěn)壓地123ccV輸出穩(wěn)壓穩(wěn)壓地3418輸出567R第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 )(VVOUT輸出電壓)(TB磁感應強度)(VVOUT輸出電壓)(TB磁感應強度100R0R15R第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 3 3霍爾開關集成傳感器的應用霍爾開關集成傳感器的應用 （1 1霍爾

33、開關集成傳感器的接口電路霍爾開關集成傳感器的接口電路RLRLVACVACVccVccVccVccVACVAC第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 VccVACKVccKVccVACVccMOSVOUTVAC霍耳開關集成傳感器的一般接口電路霍耳開關集成傳感器的一般接口電路VACRL第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （2 2用霍爾開關集成傳感器控制電機的通斷用霍爾開關集成傳感器控制電機的通斷4.7KDPST-525MS N12V1.1KC0.1VT第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 工作原理：工作原理： 當永久磁鐵靠近霍爾集成傳感器當永久磁鐵靠近霍爾集成傳感器PST-525PST-525時，傳感器輸出端

34、輸出高電平，三極管時，傳感器輸出端輸出高電平，三極管VT(PNP)VT(PNP)截止，直流電機截止，直流電機M M失電停止運轉。當失電停止運轉。當永久磁鐵離開霍爾集成傳感器時，傳感器輸永久磁鐵離開霍爾集成傳感器時，傳感器輸出端輸出低電平，出端輸出低電平，VTVT導通，導通，M M得電運轉。得電運轉。 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 4.3 4.3 磁阻元件磁阻元件 一種電阻隨磁場變化而變化的磁敏元一種電阻隨磁場變化而變化的磁敏元件，也稱件，也稱MRMR元件。它的理論基礎為磁阻效元件。它的理論基礎為磁阻效應。應。（一磁阻效應（一磁阻效應 載流導體置于磁場中載流導體置于磁場中, ,除了產生除了產

35、生霍爾效應外霍爾效應外, ,導體中載流子因受洛侖茲力導體中載流子因受洛侖茲力作用要發(fā)生偏轉作用要發(fā)生偏轉, ,載流子運動方向的偏轉載流子運動方向的偏轉使電流路徑變化使電流路徑變化, ,起到了加大電阻的作用起到了加大電阻的作用, ,磁場越強增大電阻的作用越強。外加磁場磁場越強增大電阻的作用越強。外加磁場使導體使導體( (半導體半導體) )電阻隨磁場增加而增大的電阻隨磁場增加而增大的現象稱磁阻效應現象稱磁阻效應第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 220(10.273)BB磁阻效應方程：溫度恒定、弱磁場、只有電子導電磁阻效應方程：溫度恒定、弱磁場、只有電子導電B 磁感應強度為磁感應強度為B B時的電阻

36、率時的電阻率0 零磁場下的電阻率零磁場下的電阻率 電子遷移率電子遷移率 磁感應強度磁感應強度B式中，式中，0B電阻率變化電阻率變化22200.273()BkB電阻率相對變化電阻率相對變化磁敏電阻：磁敏電阻：InSbInSb、InAsInAs第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 形狀效應：形狀效應： 磁阻效應還與樣品的形狀、尺寸密磁阻效應還與樣品的形狀、尺寸密切相關。這種由于磁敏元件的幾何尺寸變切相關。這種由于磁敏元件的幾何尺寸變化而引起的磁阻大小變化的現象稱為形狀化而引起的磁阻大小變化的現象稱為形狀效應。效應。 考慮到形狀效應，上述關系可近考慮到形狀效應，上述關系可近似表示為：似表示為： f(l/

37、b)f(l/b)為形狀效應系數。為形狀效應系數。20()1( / )k Bf l b第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 ( (二二) ) 磁阻元件的結構及原理磁阻元件的結構及原理由于霍爾電場作用會抵消洛倫茲力由于霍爾電場作用會抵消洛倫茲力, ,磁阻效應被大大減弱磁阻效應被大大減弱, , 但仍然存在。磁阻元件的電阻率與形狀有關：但仍然存在。磁阻元件的電阻率與形狀有關：長方形樣品長方形樣品 扁條狀長形扁條狀長形 圓盤樣品圓盤樣品電阻變化很小電阻變化很小 磁阻變化明顯磁阻變化明顯 不產生不產生霍爾電場霍爾電場HHUEb第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 長方形樣品：霍爾電場作用長方形樣品：霍爾電場作用F

38、H,FH,電阻變化很小。電阻變化很小。 扁條狀長形：霍爾電勢扁條狀長形：霍爾電勢EHEH很小電流磁場作用偏轉厲害效應很小電流磁場作用偏轉厲害效應 明顯。明顯。 圓盤樣品：外加磁場時，電流以螺旋形路徑指向外電極，圓盤樣品：外加磁場時，電流以螺旋形路徑指向外電極， 路徑增大電阻增加。在圓盤中任何地方都不路徑增大電阻增加。在圓盤中任何地方都不會會 積累電荷也不會產生霍爾電場。積累電荷也不會產生霍爾電場。扁條形扁條形L Lb bb bb bv為了消除霍爾電場影響獲為了消除霍爾電場影響獲得大的磁阻效應得大的磁阻效應, ,一般將磁一般將磁敏電阻制成圓形或扁條形，敏電阻制成圓形或扁條形，并且長方形的滿足并且

39、長方形的滿足 L/b 1L/b WLW長方形磁阻材料上面制作長方形磁阻材料上面制作許多平行等間距的金屬條即許多平行等間距的金屬條即短路柵格），以短路霍爾電勢，短路柵格），以短路霍爾電勢，這種柵格磁阻器件如圖這種柵格磁阻器件如圖2.6-382.6-38b b所示，就相當于許多扁條所示，就相當于許多扁條狀磁阻串聯。所以柵格磁阻器狀磁阻串聯。所以柵格磁阻器件既增加了零磁場電阻值、又件既增加了零磁場電阻值、又提高了磁阻器件的靈敏度。提高了磁阻器件的靈敏度。常用的磁阻元件有半導體磁阻元件和強磁磁阻元件。常用的磁阻元件有半導體磁阻元件和強磁磁阻元件。其內部有制作成半橋或全橋等多種形式。其內部有制作成半橋或

40、全橋等多種形式。LWBBII（a）（b）第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 1 1、靈敏度特性、靈敏度特性 磁阻元件的靈敏度特性是用在一定磁場強度下的電磁阻元件的靈敏度特性是用在一定磁場強度下的電阻變化率來表示，即磁場阻變化率來表示，即磁場電阻特性的斜率。電阻特性的斜率。常用常用K K表示，單位為表示，單位為mV/mA.kGmV/mA.kG即即.Kg.Kg。在運算時常用在運算時常用RB/R0RB/R0求得，求得，R0R0表示無磁場情況下，表示無磁場情況下，磁阻元件的電阻值，磁阻元件的電阻值，RBRB為在施加為在施加0.3T0.3T磁感應強度時磁感應強度時磁阻元件表現出來的電阻值，這種情況下，一般

41、磁磁阻元件表現出來的電阻值，這種情況下，一般磁阻元件的靈敏度大于阻元件的靈敏度大于2.72.7。 （三）（三） 磁阻元件的主要特性磁阻元件的主要特性第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 2 磁場電阻特性 磁阻元件磁場電阻特性N級0.30.20.100.10.2 0.3R/1000500S級(a) S、N級之間電阻特性B/T15RBR0105溫度(25)弱磁場下呈平方特性變化強場下呈直線特性變化0(b)電阻變化率特性0.2 0.40.6 0.81.0 1.21.4B/T磁阻元件的電阻值與磁場的極性無磁阻元件的電阻值與磁場的極性無關，它只隨磁場強度的增加而增加關，它只隨磁場強度的增加而增加在在0.1T

42、0.1T以下的弱磁場中，曲線呈現以下的弱磁場中，曲線呈現平方特性，而超過平方特性，而超過0.1T0.1T后呈現線性后呈現線性變化變化第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 輸出電壓V磁飽和點B=Bs0(b)磁場輸出特性H從圖中可以看出它與磁阻元件曲線相反，即隨著磁場的從圖中可以看出它與磁阻元件曲線相反，即隨著磁場的增加，電阻值減少。并且在磁通密度達數十到數百高斯增加，電阻值減少。并且在磁通密度達數十到數百高斯即飽和。一般電阻變化為百分之幾。即飽和。一般電阻變化為百分之幾。 強磁磁阻元件電阻-磁場特性曲線第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 3 3 電阻電阻溫度特性溫度特性10384210242106-4

43、002060100溫度溫度/電電阻阻變變化化率率%半導體元件電阻半導體元件電阻-溫度特性曲線溫度特性曲線從圖中可以看出，從圖中可以看出，半導體磁阻元件的半導體磁阻元件的溫度特性不好。圖溫度特性不好。圖中的電阻值在中的電阻值在3535的變化范圍內減小的變化范圍內減小了了1/21/2。因而，在。因而，在應用時，一般都要應用時，一般都要設計溫度補償電路。設計溫度補償電路。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 強磁磁阻元件的電阻強磁磁阻元件的電阻溫度特性曲線：溫度特性曲線： 強磁阻元件電阻強磁阻元件電阻-磁場特性曲線磁場特性曲線圖中分別給出了采用恒圖中分別給出了采用恒流、恒壓供電方式時的流、恒壓供電方式時

44、的溫度特性。溫度特性。 采用恒流供電時，可以采用恒流供電時，可以獲得獲得500ppm/500ppm/的良好的良好溫度特性，溫度特性， 而采用恒壓供電時卻高而采用恒壓供電時卻高達達3500ppm/3500ppm/。 但是由于強磁磁阻元件但是由于強磁磁阻元件為開關方式工作，因此為開關方式工作，因此常用恒壓方式。常用恒壓方式。13010050電電阻阻變變化化率率%-30BX10-4/T電阻電阻+3500ppm/0 輸出輸出(恒流工作恒流工作) -500ppm/ 輸出輸出(恒壓工作恒壓工作) -3500ppm/60第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （三磁敏電阻的應用（三磁敏電阻的應用 磁敏電阻可以用來

45、作為電流傳感器、磁敏接近磁敏電阻可以用來作為電流傳感器、磁敏接近開關、角速度開關、角速度/ /角位移傳感器、磁場傳感器等?？山俏灰苽鞲衅?、磁場傳感器等。可用于開關電源、用于開關電源、UPSUPS、變頻器、伺服馬達驅動器、變頻器、伺服馬達驅動器、家庭網絡智能化管理、電度表、電子儀器儀表、工家庭網絡智能化管理、電度表、電子儀器儀表、工業(yè)自動化、智能機器人、電梯、智能住宅、機床、業(yè)自動化、智能機器人、電梯、智能住宅、機床、工業(yè)設備、斷路器、防爆電機保護器、家用電器、工業(yè)設備、斷路器、防爆電機保護器、家用電器、電子產品、電力自動化、醫(yī)療設備、機床、遠程抄電子產品、電力自動化、醫(yī)療設備、機床、遠程抄表、

46、儀器、自動測量、地磁場的測量、探礦等。表、儀器、自動測量、地磁場的測量、探礦等。 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 4.4 4.4 磁敏二極管磁敏二極管 1 1磁敏二極管的結構與工作磁敏二極管的結構與工作原理原理 （1 1磁敏二極管的結構磁敏二極管的結構 磁敏二極管的結構和電路符號磁敏二極管的結構和電路符號(a)(a)構造構造; (b); (b)電路符號電路符號+ +（b b）H+H+H-H-N+N+區(qū)區(qū)p+p+區(qū)區(qū)i i區(qū)區(qū)r r區(qū)區(qū)電流電流（a a）第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 特點：磁敏二極管的特點：磁敏二極管的PNPN結有很長的基區(qū)，大于載結有很長的基區(qū)，大于載流子的擴散長度，基區(qū)

47、是由接近本征半導體的高流子的擴散長度，基區(qū)是由接近本征半導體的高阻材料構成的。阻材料構成的。構造：在本征半導體的兩端用合金法制成高摻雜構造：在本征半導體的兩端用合金法制成高摻雜的的P P型和型和N N型兩個區(qū)域，并在本征區(qū)型兩個區(qū)域，并在本征區(qū)i i區(qū)的一個區(qū)的一個側面上，設置粗糙的高復合區(qū)側面上，設置粗糙的高復合區(qū)(r(r區(qū)區(qū)) )，而與，而與r r區(qū)相區(qū)相對的另一側面，保持為光滑無復合表面。這就構對的另一側面，保持為光滑無復合表面。這就構成了磁敏二極管的管芯。成了磁敏二極管的管芯。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （2 2磁敏二極管的工作原理磁敏二極管的工作原理 當磁敏二極管的當磁敏二極管

48、的P P區(qū)接電源正極，區(qū)接電源正極，N N區(qū)接電源負極即外加正偏壓時，隨著磁區(qū)接電源負極即外加正偏壓時，隨著磁敏二極管所受磁場的變化，流過二極管敏二極管所受磁場的變化，流過二極管的電流也在變化，也就是說二極管等效的電流也在變化，也就是說二極管等效電阻隨著磁場的不同而不同。電阻隨著磁場的不同而不同。 為什么磁敏二極管會有這種特性呢為什么磁敏二極管會有這種特性呢? ?下面作一下分析。下面作一下分析。 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 P PN NP PN NP PN NH=0H=0H+H+H-H-電流電流電流電流電流電流 (a) (a) (b) (b) (c) (c)i ii ii i電子電子孔穴

49、孔穴復合區(qū)復合區(qū)磁敏二極管的工作原理示意圖磁敏二極管的工作原理示意圖磁場磁場H=0： 少量電子和空穴在少量電子和空穴在I區(qū)、區(qū)、r區(qū)復合，大部分區(qū)復合，大部分P區(qū)空穴區(qū)空穴N區(qū)電子形成電流。區(qū)電子形成電流。正向磁場正向磁場H+： 電子和空穴由于洛侖茲電子和空穴由于洛侖茲力作用偏向力作用偏向r區(qū)，并在區(qū)，并在r區(qū)很區(qū)很快復合，快復合，I區(qū)載流子減小，電區(qū)載流子減小，電阻增大，電流減小，壓降增阻增大，電流減小，壓降增加。加。反向磁場反向磁場H- ： 電子和空穴偏向電子和空穴偏向r區(qū)對面，區(qū)對面，復合減少，復合減少，I區(qū)載流子增加，區(qū)載流子增加，電阻減小，電流增加，壓降電阻減小，電流增加，壓降減小。

50、減小。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 結論結論( (磁敏二極管工作原理磁敏二極管工作原理) )：隨著磁場大小和方：隨著磁場大小和方向的變化，可產生正負輸出電壓的變化，特別是向的變化，可產生正負輸出電壓的變化，特別是在較弱的磁場作用下，可獲得較大輸出電壓。若在較弱的磁場作用下，可獲得較大輸出電壓。若r r區(qū)和區(qū)和r r區(qū)之外的復合能力之差越大，那么磁敏二極區(qū)之外的復合能力之差越大，那么磁敏二極管的靈敏度就越高。管的靈敏度就越高。 磁敏二極管反向偏置時，則在磁敏二極管反向偏置時，則在r r區(qū)僅流過很微區(qū)僅流過很微小的電流，顯得幾乎與磁場無關。因而二極管兩小的電流，顯得幾乎與磁場無關。因而二極管兩

51、端電壓不會因受到磁場作用而有任何改變。端電壓不會因受到磁場作用而有任何改變。 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 2 2磁敏二極管的主要特性磁敏二極管的主要特性 （1 1伏安特性伏安特性 。213579U/VI/mA00 . 2T0.15T0.1T0.05T-0.05T-0.1T-0.15T-0.2T0磁敏二極管伏安特性曲線磁敏二極管伏安特性曲線（a a鍺磁敏二極管鍺磁敏二極管 在給定磁場在給定磁場情況下，磁敏二情況下，磁敏二極管兩端正向偏極管兩端正向偏壓和通過它的電壓和通過它的電流的關系曲線。流的關系曲線。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 磁敏二極管伏安特性曲線磁敏二極管伏安特性曲線（b b硅

52、二極管硅二極管531I/mA46810U/V -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.30.40 硅磁敏二極管的伏安特性有兩種形式：硅磁敏二極管的伏安特性有兩種形式： 一種如圖一種如圖b b所示，所示，開始在較大偏壓范圍內，開始在較大偏壓范圍內，電流變化比較平坦，隨電流變化比較平坦，隨外加偏壓的增加，電流外加偏壓的增加，電流逐漸增加；以后，伏安逐漸增加；以后，伏安特性曲線上升很快，表特性曲線上升很快，表現出其動態(tài)電阻比較小?，F出其動態(tài)電阻比較小。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 磁敏二極管伏安特性曲線磁敏二極管伏安特性曲線（c c硅二極管硅二極管-0.2531I/mA481216

53、U/V-0.1 00.10.40.30.2-0.30 另一種如圖另一種如圖(c)(c)所示。硅磁敏所示。硅磁敏二極管的伏安特性曲線上有負二極管的伏安特性曲線上有負阻現象，即電流急增的同時，阻現象，即電流急增的同時，有偏壓突然跌落的現象。有偏壓突然跌落的現象。u 產生負阻現象的原因是高阻產生負阻現象的原因是高阻硅的熱平衡載流子較少，且注硅的熱平衡載流子較少，且注入的載流子未填滿復合中心之入的載流子未填滿復合中心之前，不會產生較大的電流，當前，不會產生較大的電流，當填滿復合中心之后，電流才開填滿復合中心之后，電流才開始急增。始急增。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （2 2磁電特性磁電特性 在給定

54、條件下，磁敏二極管的輸出電壓變化在給定條件下，磁敏二極管的輸出電壓變化量與外加磁場間的變化關系，叫做磁敏二極量與外加磁場間的變化關系，叫做磁敏二極管的磁電特性。管的磁電特性。 具有正反磁靈敏度，這是磁阻元件欠缺的。具有正反磁靈敏度，這是磁阻元件欠缺的。但正向磁靈敏度大于反向磁靈敏度，需互補但正向磁靈敏度大于反向磁靈敏度，需互補使用。使用。 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 磁敏二極管的磁電特性曲線磁敏二極管的磁電特性曲線（a a單個使用時單個使用時B / 0.1T1.0 2.0 3.0-1.0-2.00.40.81.21.62.0-0.4-0.8-1.2-1.6-2.0U/V 磁敏二極管單個使

55、用時的磁電特性曲線：磁敏二極管單個使用時的磁電特性曲線：特點：特點：單個使用時，正向磁靈敏單個使用時，正向磁靈敏度大于反向磁靈敏度；度大于反向磁靈敏度；第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 磁敏二極管的磁電特性曲線磁敏二極管的磁電特性曲線（b b互補使用時互補使用時B / 0.1T2.0-1.0-2.00.40.81.21.62.0-0.4-0.8-1.2-1.6-2.01.0U/V 磁敏二極管互補使用時的磁電特性曲線：磁敏二極管互補使用時的磁電特性曲線：特點：特點：互補使用時，正向特性互補使用時，正向特性曲線與反向特性曲線基曲線與反向特性曲線基本對稱。磁場強度增加本對稱。磁場強度增加時，曲線有飽

56、和趨勢；時，曲線有飽和趨勢；但在弱磁場下，曲線有但在弱磁場下，曲線有較好的線性。較好的線性。 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 （3 3溫度特性溫度特性 溫度特性是指在標準測試條件下，輸出電壓溫度特性是指在標準測試條件下，輸出電壓變化量變化量 （或無磁場作用時中點電壓（或無磁場作用時中點電壓 ）隨）隨溫度變化的規(guī)律，如下圖所示：溫度變化的規(guī)律，如下圖所示： muu第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 U/VT/020400.20.40.60.81.0E=6VB = 0.1T8060-20I/mA-5-4-3-2-1I磁敏二極管溫度特性曲線磁敏二極管溫度特性曲線( (單個使用時單個使用時) )U由圖

57、可見，磁敏二極管受溫度的影響較大。由圖可見，磁敏二極管受溫度的影響較大。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 00100%BuuuSu（4 4磁靈敏度磁靈敏度 磁敏二極管的三種磁靈敏度：磁敏二極管的三種磁靈敏度： (a)(a)電壓相對磁靈敏度電壓相對磁靈敏度SuSu）: : 在恒流條件下，偏壓隨磁場的變化在恒流條件下，偏壓隨磁場的變化, ,即：即：u0磁場強度為零時，二極管兩端的電壓；磁場強度為零時，二極管兩端的電壓； uB磁場強度為磁場強度為B時，二極管兩端的電壓。時，二極管兩端的電壓。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 (b)(b)電流相對磁靈敏度電流相對磁靈敏度SiSi）: : 在恒壓條件下，

58、偏流隨磁場的變化在恒壓條件下，偏流隨磁場的變化, ,即：即：00100%BiIISII0磁場強度為零時，通過二極管的電流；磁場強度為零時，通過二極管的電流； IB磁場強度為磁場強度為B時，通過二極管的電流。時，通過二極管的電流。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 (c)(c) 按照標準測試，在給定電壓源按照標準測試，在給定電壓源E E和負載電阻和負載電阻R R的條件下，電壓相對磁靈敏度和電流相對磁的條件下，電壓相對磁靈敏度和電流相對磁靈敏度定義如下：靈敏度定義如下： 00100%BRuuuSu00100%BRIIISI特別注意特別注意: :如果使用磁敏二極管時的情況和元件出如果使用磁敏二極管時的

59、情況和元件出廠的測試條件不一致時，應重新測試其靈敏度。廠的測試條件不一致時，應重新測試其靈敏度。 第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 (5) (5) 磁敏二極管的溫度補償技術：磁敏二極管的溫度補償技術： 由于磁敏二極管受溫度的影響較大，在實際應由于磁敏二極管受溫度的影響較大，在實際應用中會帶來很大的誤差，為了提高測試精度，必用中會帶來很大的誤差，為了提高測試精度，必須進行補償處理，補償電路有：須進行補償處理，補償電路有： 互補式、半橋式、全橋式、熱敏電阻式互補式、半橋式、全橋式、熱敏電阻式第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 4.5 4.5 磁敏三極管磁敏三極管 1 1磁敏三極管的結構與原理磁敏三極

60、管的結構與原理（1 1磁敏三極管的結構磁敏三極管的結構 NPNNPN型磁敏三極管是在弱型磁敏三極管是在弱P P型近本征半導體上，型近本征半導體上，用合金法或擴散法形成三個極用合金法或擴散法形成三個極即發(fā)射極、即發(fā)射極、基極、集電極所形成的半導體元件?；鶚O、集電極所形成的半導體元件。 在長基區(qū)的側面制成一個復合速率很高的高在長基區(qū)的側面制成一個復合速率很高的高復合區(qū)復合區(qū)r r。長基區(qū)分為輸運基區(qū)和復合基區(qū)兩。長基區(qū)分為輸運基區(qū)和復合基區(qū)兩部分。部分。第第4章章 磁敏傳感器磁敏傳感器 圖圖2.6-33 NPN2.6-33 NPN型磁敏三極管的結構和符號型磁敏三極管的結構和符號a)a)構造構造 b