磁敏式傳感器

磁敏式傳感器第1頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月簡(jiǎn)介磁敏式傳感器都是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴隨磁場(chǎng)改變其運(yùn)動(dòng)方向這一特性而制成。按其結(jié)構(gòu)可分為體型和結(jié)型兩大類。體型的有霍爾傳感器，其主要材料InSb(銻化銦)、InAs（砷化銦）、Ge（鍺）、Si、GaAs等和磁敏電阻InSb、InAs。結(jié)型的有磁敏二極管（Ge、Si），磁敏三極管（Si）應(yīng)用范圍可分為模擬用途和數(shù)字用途。第2頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容7.1霍爾傳感器7.2集成霍爾傳感器7.3磁敏電阻器7.4磁敏二極管和磁敏三極管7.5磁敏式傳感器的應(yīng)用第3頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1霍爾傳感器7.1.1霍爾效應(yīng)第4頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1霍爾傳感器7.1.1霍爾效應(yīng)第5頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖7-1霍爾效應(yīng)UHbldIFLFEvB7.1霍爾傳感器7.1.1霍爾效應(yīng)第6頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月所以，霍爾電壓UH可表示為

UH=EHb=vBb

(7-3)設(shè)霍爾元件為N型半導(dǎo)體，當(dāng)它通電流I時(shí)

FL=qvB

(7-1)當(dāng)電場(chǎng)力與洛侖茲力相等時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)有

qEH=qvB故霍爾電場(chǎng)的強(qiáng)度為

EH=vB

（7-2）第7頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月流過(guò)霍爾元件的電流為

I=dQ/dt=bdvnq得：

v=I/nqbd

(7-4)

所以：

UH=BI/nqd

若取

RH=1/nq

則

RH被定義為霍爾元件的霍爾系數(shù)。顯然，霍爾系數(shù)由半導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定，它反映材料霍爾效應(yīng)的強(qiáng)弱。

第8頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)KH即為霍爾元件的靈敏度，它表示一個(gè)霍爾元件在單位控制電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的霍爾電壓的大小.單位是mV/（mA·T）第9頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月材料中電子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)速度的大小常用載流子遷移率來(lái)表征，即在單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，載流子的平均速度值。即所以而比較得或第10頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：①如果是P型半導(dǎo)體，其載流子是空穴，若空穴濃度為p，同理可得②霍爾電壓UH與材料的性質(zhì)有關(guān)。③霍爾電壓UH與元件的尺寸有關(guān)。第11頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月另外通常還要對(duì)其形狀效應(yīng)修正

UH=RHBIf(L/b)/dL/b0.51.01.52.02.53.04.0f(L/b)0.3700.6750.8410.9230.9670.9840.996④霍爾電壓UH與控制電流及磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。第12頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1.2霍爾元件的構(gòu)造及測(cè)量電路1構(gòu)造第13頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月霍爾片是一塊半導(dǎo)體單晶薄片(一般為4mm×2mm×0.1mm)，它的長(zhǎng)度方向兩端面上焊有a、b兩根引線，通常用紅色導(dǎo)線，其焊接處稱為控制電極；在它的另兩側(cè)端面的中間以點(diǎn)的形式對(duì)稱地焊有c、d兩根霍爾輸出引線，通常用綠色導(dǎo)線，其焊接處稱為霍爾電極。第14頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2測(cè)量電路W1W2UHUH~（a）基本測(cè)量電路WUHRLE（b）直流供電輸出方式（c）交流供電輸出方式第15頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1.3霍爾元件的技術(shù)參數(shù)1.額定功耗P0在環(huán)境溫度25℃時(shí)，允許通過(guò)霍爾元件的電流和電壓的乘積。2.輸入電阻Ri和輸出電阻RORi是指控制電流極之間的電阻值。R0指霍爾元件電極間的電阻。Ri、R0可以在無(wú)磁場(chǎng)時(shí)用歐姆表等測(cè)量。第16頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.霍爾溫度系數(shù)α在一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度和控制電流下，溫度變化1℃時(shí)，霍爾電勢(shì)變化的百分率。即：3.不平衡電勢(shì)U0在額定控制電流I下，不加磁場(chǎng)時(shí)霍爾電極間的空載霍爾電勢(shì)。第17頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.內(nèi)阻溫度系數(shù)β霍爾元件在無(wú)磁場(chǎng)及工作溫度范圍內(nèi)，溫度每變化1℃時(shí)，輸入電阻與輸出電阻變化的百分率。即：6.靈敏度或：減小d;選好的半導(dǎo)體材料第18頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月霍爾元件的主要技術(shù)參數(shù)第19頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.1.4霍爾元件的測(cè)量誤差和補(bǔ)償1.零位誤差及補(bǔ)償方法圖7-4不等位電勢(shì)圖7-5霍爾元件的等效電路AIU0BCDDR1R2R4ABCR3R4第20頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾種常用補(bǔ)償方法BBBWACDWACD(b)WCADWCDAR2R3R4R1BBWDAR2R3R4R1C（a）（b）（c）WCDAR2R3R4R1B第21頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.溫度誤差及補(bǔ)償(1)利用輸入回路串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償（a）基本電路（b）等效電路

EIUHRUHtRO(t)RIUHERi(t)第22頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元件霍爾系數(shù)和輸入內(nèi)阻與溫度之間的關(guān)系式為：則霍爾電壓隨溫度變化的關(guān)系式為：由圖7-7可知：

第23頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)上式求溫度的導(dǎo)數(shù)，可得增量表達(dá)式：第24頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月即：由上式可看出，要使溫度變化時(shí)霍爾電壓不變，必須使

當(dāng)元件的α、β及內(nèi)阻Ri0確定后，溫度補(bǔ)償電阻R便可求出。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)霍爾元件選定后，其α、β值可以從元件參數(shù)表中查出，而元件內(nèi)阻Ri0則可由測(cè)量得到。第25頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）利用輸出回路的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償

（a）基本電路（b）等效電路

UHIIRLUHtRi(t)RO(t)RLIUHI霍爾元件的輸入采用恒流源，使控制電流Ｉ穩(wěn)定不變。即，可以不考慮輸入回路的溫度影響第26頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在溫度影響下，元件輸出電阻和電勢(shì)變?yōu)椋捍藭r(shí)，RL上的電壓為負(fù)載電阻RL上電壓隨溫度變化最小的極值條件為根據(jù)第27頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)負(fù)載電阻比霍爾元件輸出電阻大得多時(shí)，輸出電阻變化對(duì)霍爾電壓輸出的影響很小。在這種情況下，只考慮在輸入端進(jìn)行補(bǔ)償即可。若采用恒流源，輸入電阻隨溫度變化而引起的控制電流的變化極小，從而減少了輸入端的溫度影響。（3）利用恒流源進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?8頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于溫度系數(shù)大的半導(dǎo)體材料常使用?；魻栞敵鲭S溫度升高而下降，只要能使控制電流隨溫度升高而上升，就能進(jìn)行補(bǔ)償。例如在輸入回路串入熱敏電阻，當(dāng)溫度上升時(shí)其阻值下降，從而使控制電流上升。（4）利用熱敏電阻進(jìn)行補(bǔ)償（a）輸入回路補(bǔ)償RRt第29頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（b）輸出回路補(bǔ)償

或在輸出回路進(jìn)行補(bǔ)償。負(fù)載RL上的霍爾電勢(shì)隨溫度上升而下降的量被熱敏電阻阻值減小所補(bǔ)償。實(shí)際使用時(shí)，熱敏電阻最好與霍爾元件封在一起或靠近，使它們溫度變化一致。RRLRt第30頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（5）利用補(bǔ)償電橋進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)電位器W1可以消除不等位電勢(shì)。電橋由溫度系數(shù)低的電阻構(gòu)成，在某一橋臂電阻上并聯(lián)一熱敏電阻。溫度變化時(shí)，熱敏電阻將隨溫度變化而變化，電橋的輸出電壓相應(yīng)變化，仔細(xì)調(diào)節(jié)，即可補(bǔ)償霍爾電勢(shì)的變化，使其輸出電壓與溫度基本無(wú)關(guān)。w1w2E1w3R2R3R4R1E2RtUHt第31頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用霍爾傳感器GaAs（砷化鎵）和lnSb（銻化銦）介紹:1.GaAs霍爾傳感器的品質(zhì)①霍爾電壓的溫度穩(wěn)定性好最大的優(yōu)點(diǎn)是其在恒流工作時(shí)溫度穩(wěn)定性好，溫度變化10℃，輸出電壓變化不超過(guò)-0.6％。②輸出線性好最大誤差只有2%(1K與5K高斯霍爾電壓的比)。完全可以滿足一般的用途。第32頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③靈敏度低與InSb霍爾傳感器相比靈敏度低。大多數(shù)InSb霍爾傳感器的輸出電壓較高，但這類傳感器在500高斯左右開始達(dá)到飽和。

④GaAs霍爾傳感器的不平衡電壓隨溫度變化較大。在弱磁場(chǎng)中(10高斯以下)不如InSb霍爾傳感器。第33頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月THS103ATHS106A種類GaAsGaAs霍爾電壓50~120mv(1mA,1k高斯)65~170mv輸入電阻450~900Ω450~900Ω溫度系數(shù)

-0.06%

-0.06%價(jià)格4元4元第34頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.InSb霍爾傳感器的品質(zhì)InSb霍爾傳感器與GaAs的特性幾乎相反。①不平衡電壓穩(wěn)定性好

InSb霍爾傳感器在恒壓工作時(shí)不平衡電壓的穩(wěn)定性很好，噪音也小，在弱磁場(chǎng)中工作可很好地進(jìn)行S/N的測(cè)量。②霍爾電壓的溫度穩(wěn)定性不好在恒流工作時(shí)其溫度系數(shù)為-2%/℃(最大)，是GaAs的30~40倍。第35頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了改善InSb霍爾傳感器的溫度特性，采用恒壓工作，可以將溫度系數(shù)降低近10倍。③InSb霍爾傳感器的頻率特性也不太好(大約在數(shù)千赫至數(shù)十千赫)。在理論上GaAs霍爾傳感器的頻帶在兆赫以上，而實(shí)際上是達(dá)不到的，但無(wú)論如何也會(huì)有InSb霍爾傳感器數(shù)十倍以上的帶寬。第36頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2集成霍爾傳感器集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測(cè)量線路集成在一起的霍爾傳感器。它取消了傳感器和測(cè)量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。集成霍爾傳感器由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。第37頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2.1開關(guān)型集成霍爾傳感器開關(guān)型集成霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出經(jīng)過(guò)處理后輸出一個(gè)高電平或低電平的數(shù)字信號(hào)。

霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)五部分組成。

第38頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.2.2線性集成霍爾傳感器線性集成霍爾傳感器是把霍爾元件與放大線路集成在一起的傳感器。其輸出電壓與外加磁場(chǎng)成線性比例關(guān)系。

一般由霍爾元件、差分放大、射極跟隨輸出及穩(wěn)壓四部分組成，

霍爾線性集成傳感器廣泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁場(chǎng)、電流等的測(cè)量或控制。第39頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.1磁阻效應(yīng)當(dāng)載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，其電阻會(huì)隨磁場(chǎng)而變化的現(xiàn)象。當(dāng)溫度恒定時(shí)，在磁場(chǎng)中，磁阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的平方成正比。如果器件只有在電子參與導(dǎo)電的情況下，理論推導(dǎo)出來(lái)的磁阻效應(yīng)方程為：7.3磁敏電阻器第40頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電阻率的相對(duì)變化可以看出，在磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ一定時(shí)，遷移率越高的材料（如InSb、InAs、NiSb等半導(dǎo)體材料）磁阻效應(yīng)越明顯。從微觀上講，材料的電阻率增加是因?yàn)殡娏鞯牧鲃?dòng)路徑因磁場(chǎng)的作用而加長(zhǎng)所致。第41頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.2磁敏電阻的結(jié)構(gòu)磁阻效應(yīng)除了與材料有關(guān)外，還與磁敏電阻的形狀有關(guān)。在恒定磁感應(yīng)強(qiáng)度下，磁敏電阻的長(zhǎng)度與寬度的比越小，電阻率的相對(duì)變化越大。第42頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月長(zhǎng)方形磁阻器件只有在l<b的條件下，才表現(xiàn)出較高的靈敏度。在實(shí)際制作磁阻器件時(shí)，需在l>b的長(zhǎng)方形磁阻材料上面制作許多平行等間距的金屬條（即短路柵格），以短路霍爾電勢(shì).圖7-13長(zhǎng)方形磁阻器件BIBlIb第43頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖7-14圓盤形磁阻器件(a)(b)B圓盤形的磁阻最大。故大多做成圓盤結(jié)構(gòu)。第44頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.3.3磁阻元件的主要特性1.靈敏度特性磁敏電阻的靈敏度一般是非線性的，且受溫度的影響較大。磁阻元件的靈敏度特性用在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度下的電阻變化率來(lái)表示，即磁場(chǎng)—電阻變化率特性曲線的斜率。在運(yùn)算時(shí)常用RB/R0求得，R0表示無(wú)磁場(chǎng)情況下磁阻元件的電阻值，RB為施加0.3T磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)磁阻元件的電阻值。第45頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(b)電阻變化率特性RB/R015105溫度(25℃)弱磁場(chǎng)下呈平方特性變化強(qiáng)場(chǎng)下呈直線特性變化00.20.40.60.81.01.21.4B/TS級(jí)(a)S、N級(jí)之間電阻特性N級(jí)0.30.20.100.10.20.3R/Ω1000500B/T圖7-15靈敏度特性第46頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.電阻—溫度特性半導(dǎo)體磁阻元件的溫度特性不好。元件的電阻值在不大的溫度變化范圍內(nèi)減小的很快。因此，在應(yīng)用時(shí)，一般都要設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償電路。溫度（℃）020150504080100電阻（Ω）10060第47頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁敏二極管的P型和N型電極由高阻材料制成，在P、N之間有一個(gè)較長(zhǎng)的本征區(qū)I。本征區(qū)I的一面磨成光滑的無(wú)復(fù)合表面（I區(qū)），另一面打毛，設(shè)置成高復(fù)合區(qū)（r區(qū)），因?yàn)殡娮印昭▽?duì)易于在粗糙表面復(fù)合而消失。7.4.1磁敏二極管的工作原理和主要特性7.4磁敏二極管和磁敏三極管1.磁敏二極管的結(jié)構(gòu)第48頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月+－圖7-17磁敏二極管結(jié)構(gòu)示意圖（a）結(jié)構(gòu)（b）符號(hào)P+N+I區(qū)r區(qū)第49頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.磁敏二極管的工作原理第50頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.磁敏二極管的工作原理第51頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)磁敏二極管末受到外界磁場(chǎng)作用時(shí)，外加正向偏壓后，則有大量的空穴從P區(qū)通過(guò)I區(qū)進(jìn)入N區(qū)，同時(shí)也有大量電子注入P區(qū)，形成電流。只有少量電子和空穴在I區(qū)復(fù)合掉。P+N+I區(qū)r面第52頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)磁敏二極管受到外界正向磁場(chǎng)作用時(shí)，則電子和空穴受到洛侖茲力的作用而向r區(qū)偏轉(zhuǎn)，由于r區(qū)的電子和空穴復(fù)合速度比光滑面I區(qū)快，因此，形成的電流因復(fù)合速度而減小。P+N+I區(qū)r面H+第53頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)磁敏二極管受到外界反向磁場(chǎng)作用時(shí)，電子和空穴受到洛侖茲力的作用而向I區(qū)偏移，由于電子和空穴復(fù)合率明顯變小，因此，電流變大。P+N+I區(qū)r面H-第54頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用磁敏二極管在磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化下，其電流發(fā)生變化，于是就實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。（a）（b）（c）圖7-18磁敏二極管工作原理示意圖P+N+I區(qū)r面P+N+I區(qū)r面H+P+N+I區(qū)r面H-第55頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）磁敏二極管的主要特性1.磁電特性：在給定的條件下，磁敏二極管輸出的電壓變化與外加磁場(chǎng)的關(guān)系。（a）單只使用（b）互補(bǔ)使用B/0.1T2.0-1.0-2.00.40.81.21.62.0-0.4-0.8-1.2-1.6-2.01.0ΔU/VB/0.1T2.0-1.0-2.00.40.81.21.62.0-0.4-0.8-1.2-1.6-2.01.0ΔU/V第56頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.伏安特性：磁敏二極管正向偏壓和通過(guò)其電流的關(guān)系不同磁場(chǎng)強(qiáng)度H作用下，磁敏二極管伏安特性不同例:鍺磁敏二極管的伏安特性。1357921.510.50-0.5-1-1.5-2U(V)I(mA)第57頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月硅磁敏二極管的伏安特性(a)I（mA)31245024681012U(V)4kG3kG2kG1kG0kG-1kG-2kG-3kG(b)3kGI（mA)31245024681012U(V)4kG2kG0kG-1kG-2kG-3kG第58頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.溫度特性：在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，輸出電壓變化量隨溫度的變化。一般比較大。實(shí)際使用必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。硅管的使用溫度是-40oC~±85oC，鍺管是-40~±65oC。T/℃020400.20.40.60.81.0E=6VB=0.1T8060-20-5-4-3-2-1IΔUI/mAΔU/V第59頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖7-23溫度補(bǔ)償電路ERm1Rm2R2R1U0Rm1EU0Rm2RtEU0RmRm1Rm2Rm3Rm4EU0常用的補(bǔ)償電路:第60頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.磁敏三極管的結(jié)構(gòu)與工作原理在弱P型或弱N型本征半導(dǎo)體上用合金法或擴(kuò)散法形成發(fā)射極、基極和集電極?；鶇^(qū)較長(zhǎng)?；鶇^(qū)結(jié)構(gòu)類似磁敏二極管，有高復(fù)合速率的r區(qū)和本征I區(qū)。長(zhǎng)基區(qū)分為運(yùn)輸基區(qū)和復(fù)合基區(qū)。7.4.2磁敏三極管的工作原理和主要特性(a)結(jié)構(gòu)(b)符號(hào)bcecN+eH-H+bIrN+P+第61頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)磁敏三極管末受磁場(chǎng)作用時(shí)，由于基區(qū)寬度大于載流子有效擴(kuò)散長(zhǎng)度，大部分載流子通過(guò)e-I-b形成基極電流，少數(shù)載流子輸入到c極。因而形成基極電流大于集電極電流的情況，使β＜l。工作原理:N+N+eP+xIrbcy第62頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)受到正向磁場(chǎng)(H+)作用時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，洛侖茲力使載流子偏向發(fā)射結(jié)的一側(cè)，導(dǎo)致集電極電流顯著下降，當(dāng)反向磁場(chǎng)(H-)作用時(shí)，在H-的作用下，載流子向集電極一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使集電汲電流增大。N+N+eP+xrbycIN+N+eP+xIrbcH-y第63頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖7-25磁敏三極管工作原理N+N+eP+xIrbcyH+N+N+eP+xIrbcH-yN+N+eP+xrbycI（a）(b)(c)由此可知、磁敏三極管在正、反向磁場(chǎng)作用下，其集電極電流出現(xiàn)明顯變化。這樣就可以利用磁敏三極管來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量。第64頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與普通晶體管的伏安特性曲線類似。由圖可知，磁敏三極管的電流放大倍數(shù)小于1。(1)伏安特性2.磁敏三極管的主要特性Ib=0Ib=5mA1.00.80.60.40.20246810Uce/VIc/mAIb=4mAIb=3mAIb=2mAIb=1mAUce/VIb=3mA,B=-1kG1.00.80.60.40.20246810Ic/mAIb=3mA,B=0Ib=3mA,B=1kG(1)為不受磁場(chǎng)作用時(shí)(2)磁場(chǎng)為

1kGs基極為3mA第65頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)磁電特性磁敏三極管的磁電特性是應(yīng)用的基礎(chǔ)，右圖為國(guó)產(chǎn)NPN型3BCM(鍺)磁敏三極管的磁電特性，在弱磁場(chǎng)作用下，曲線接近一條直線。-3-2-112345B/0.1TΔIc/mA0.50.40.30.20.1圖7-273BCM磁敏三極管的磁電特性第66頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)溫度特性及其補(bǔ)償磁敏三極管對(duì)溫度比較敏感，使用時(shí)必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。對(duì)于鍺磁敏三極管如3ACM、3BCM，其磁靈敏度的溫度系數(shù)為0.8％/0C；硅磁敏三極管(3CCM)磁靈敏度的溫度系數(shù)為-0.6％/0C。因此，實(shí)際使用時(shí)必須對(duì)磁敏三極管進(jìn)行溫度補(bǔ)償。第67頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月具體補(bǔ)償電路如圖所示。當(dāng)溫度升高時(shí)，V1管集電極電流IC增加．導(dǎo)致Vm管的集電極電流也增加，從而補(bǔ)償了Vm管因溫度升高而導(dǎo)致IC的下降。對(duì)于硅磁敏三極管因其具有負(fù)溫度系數(shù)，可用正溫度系數(shù)的普通硅三極管來(lái)補(bǔ)償因溫度而產(chǎn)生的集電極電流的漂移。ECR1μAmAV1VmReR2補(bǔ)償電路(a)第68頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月利用鍺磁敏二極管電流隨溫度升高而增加的特性，使其作為硅磁敏三極管的負(fù)載，從而當(dāng)溫度升高時(shí)，可補(bǔ)償硅磁敏三極管的負(fù)溫度漂移系數(shù)所引起的電流下降。WVmU0EC補(bǔ)償電路(b)第69頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下圖是采用兩只特性一致、磁極相反的磁敏三極管組成的差動(dòng)電路。這種電路既可以提高磁靈敏度，又能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，它是一種行之有效的溫度補(bǔ)償電路。U0W1RLVm1Vm2ECW2RLRe補(bǔ)償電路(c)第70頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（4）頻率特性3BCM鍺磁敏三極管對(duì)于交變磁場(chǎng)的頻率響應(yīng)特性為10kHz。（5）磁靈敏度

磁敏三極管的磁靈敏度有正向靈敏度h+和負(fù)向靈敏度h-兩種。其定義如下：第71頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.5磁敏式傳感器的應(yīng)用7.5.1霍爾式傳感器的典型應(yīng)用例7-1檢測(cè)磁場(chǎng)檢測(cè)磁場(chǎng)是霍爾式傳感器最典型的應(yīng)用之一。將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，使磁力線和器件表面垂直，通電后即可輸出與被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成線性正比的電壓。第72頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例7-2霍爾位移傳感器第73頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將霍爾元件置于磁場(chǎng)中，左半部磁場(chǎng)方向向上，右半部磁場(chǎng)方向向下，從

a端通人電流I，根據(jù)霍爾效應(yīng)，左半部產(chǎn)生霍爾電勢(shì)VH1，右半部產(chǎn)生露爾電勢(shì)VH2，其方向相反。因此，c、d兩端電勢(shì)為VH1—VH2。如果霍爾元件在初始位置時(shí)VH1=VH2，則輸出為零；當(dāng)改變磁極系統(tǒng)與霍爾元件的相對(duì)位置時(shí)，即可得到輸出電壓，其大小正比于位移量。第74頁(yè)，課件共83頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例7-3霍爾式壓力傳感器圖7-30霍爾壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理圖霍爾元件磁鋼壓力P波登管NSS