智能傳感與檢測技術(shù) 教案 7-2 磁敏傳感器

《智能傳感與檢測技術(shù)》課程教案授課章節(jié)第7章霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7.5.1磁敏電阻7.5.2磁敏二極管7.5.3磁敏晶體管7.5.4磁敏傳感器的應(yīng)用實(shí)例建議課時(shí)2授課方式理論知識(shí)講授+討論課+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.掌握磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管的工作原理2.熟悉磁敏傳感器的應(yīng)用實(shí)例教學(xué)重點(diǎn)磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管的工作原理教學(xué)難點(diǎn)磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管的工作原理參考教材《智能傳感與檢測技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』磁阻元件與霍爾元件的區(qū)別在于：前者是以電阻的變化來反映磁場的大小，但無法反映磁場的方向；后者是以電動(dòng)勢的變化來反映磁場的大小和方向。磁敏傳感器包括磁敏電阻、磁敏二極管和磁敏三極管，它們的靈敏度很高，主要應(yīng)用于微弱磁場的測量?！菏谡n內(nèi)容』7.5其他磁敏傳感器7.5.1磁敏電阻1．磁阻效應(yīng)及磁敏電阻半導(dǎo)體材料的電阻率隨磁場強(qiáng)度的增強(qiáng)而變大，這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用磁阻效應(yīng)制成的元件稱為磁敏電阻。磁場引起磁敏電阻增加有兩個(gè)原因：一是材料的電阻率隨磁場強(qiáng)度增強(qiáng)而變大；二是磁場使電流在器件內(nèi)部的幾何分布發(fā)生變化，從而使物體的等效電阻增大。目前實(shí)用的磁阻元件主要是利用后者的原理制作的。常用的磁敏電阻由銻化銦薄片組成，如圖7-12所示。2.磁敏電阻的基本特性①磁阻特性。磁敏電阻無磁場時(shí)的電阻RO與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)的電阻RB的比值（RB/RO)與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系曲線稱為磁敏電阻的磁阻特性曲線，又稱R-B曲線，如圖7-13所示。可以看出，無論磁場的方向如何變化，磁敏電阻的阻值僅與磁場強(qiáng)度的絕對(duì)值有關(guān)。當(dāng)磁場強(qiáng)度較大時(shí)，線性較好。②溫度特性。溫度每變化1℃時(shí)，磁敏電阻的相對(duì)變化稱為溫度系數(shù)，單位為％/℃。磁敏電阻值電阻值受溫度影響較大，一般為補(bǔ)償溫漂常采用兩個(gè)元件串聯(lián)的補(bǔ)償電路，如圖7-14所示。7.5.2磁敏二極管磁敏二極管結(jié)構(gòu)和工作原理磁敏二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖7-15所示。磁敏二極管是PIN型的。磁敏二極管的主要特性7.5.3磁敏晶體管1.磁敏晶體管的工作原理磁敏晶體管工作原理與磁敏二極管是相同的，磁敏晶體管也具有r區(qū)和I區(qū)，并增加了基極、發(fā)射極和集電極，磁敏晶體管的結(jié)構(gòu)原理及圖形符號(hào)如圖7-17所示。2.磁敏晶體管的主要特性1）磁電特性。磁敏晶體管的磁電特性為在基極電流恒定時(shí)，集電極電流與外加磁場的關(guān)系。在弱磁場作用下，特性接近線性。磁敏晶體管的磁電特性如圖7-18所示。2）伏安特性。圖7-19a所示為磁敏晶體管在零磁場強(qiáng)度下的伏安特性；圖7-19b所示為磁敏晶體管在基極電流不變，在不同磁場強(qiáng)度下的伏安特性。7.5.4磁敏傳感器的應(yīng)用實(shí)例1.磁敏電阻的應(yīng)用①智能交通系統(tǒng)（ITS)的汽車信息采集。②小型探礦儀（磁力儀、金屬探測儀）。磁敏二極管的應(yīng)用磁敏二極管漏磁探傷儀是利用磁敏二極管可以檢測微弱磁場變化的特性而設(shè)計(jì)的，原理如圖7-21所示?！径嗝襟w演示】多媒體課件見教材配套教學(xué)PPT『課堂小結(jié)』磁敏晶體管是一種新型的磁電轉(zhuǎn)換器件，該器件的靈敏度非常高。同樣具有無觸點(diǎn)、輸出功率大、響應(yīng)快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在磁力探測、無損探傷、位移測量及轉(zhuǎn)速測量等領(lǐng)域有廣泛的