第八章磁电式传感器要点分析.ppt

伏安特性 与普通晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏三极管的电流放大倍数小于1。 Ib=0 Ib=5mA 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 4 6 8 10 Uce/V Ic/mA Ib=4mA Ib=3mA Ib=2mA Ib=1mA Uce/V Ib=3mA,B=-1kG 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 2 4 6 8 10 Ic/mA Ib=3mA,B=0 Ib=3mA,B=1kG (1)为不受磁场作用时 (2)磁场为?1kGs 基极为3mA (3) 温度特性及其补偿 磁敏三极管对温度比较敏感，使用时必须进行温度补偿。对于锗磁敏三极管如3ACM、3BCM，其磁灵敏度的温度系数为0.8％/0C；硅磁敏三极管(3CCM)磁灵敏度的温度系数为-0.6％/0C 。因此，实际使用时必须对磁敏三极管进行温度补偿。 R6 DW1 R7 V1 +12V C R5 D1 R4 R3 R1 R2 磁钢 R8 D2 DW2 H V2 V3 当缺口对准霍尔元件时，霍尔传感器输出低电平时，V1截止，V2、V3导通，点火器的初级绕组有恒定的电流通过；当霍尔传感器输出高电平时，V1导通， V2、V3 截止，点火器的初级绕组电流截止，此时储存在点火线圈中的能量由初级绕组以高压放电的形式输出，即放电点火。 霍尔力传感器 力(压力)测量 如图所示，当力F作用在悬臂梁上时，梁将发生变形，霍尔器件将有与力成正比的电压输出，通过测试电压即可测出力的大小。力与电压输出有一些非线性时，可采用电路或单片机软件来补偿。 霍尔角度检测 角度测量 如图所示，将霍尔器件置于永久磁铁的磁场中，其输出霍尔电势为 霍尔加速度传感器 霍尔加速度传感器 霍尔加速度传感器的结构原理及输出特性如图所示。 图 霍尔元件平方器 霍尔元件还可以完成乘方和开方功能。 乘方运算极为简单，只需将电流端子和电磁铁的线圈串联起来，使输入电流Ii既形成磁感应强度B，又给元件提供控制电流Ii，结果必然得到UH∝Ii2的关系，如图所示。 图 霍尔元件开方器 霍尔元件开方器是利用平方负反馈原理实现的在图中，设放大器的放大倍数足够大，则可认为放大器的输入信号? ≈0，于是整个电路的输入电压Ui和负反馈电压UH几乎相等，即Ui ≈ UH 。若负反馈方框是用和上图一样的霍尔平方器构成的，即如图所示，则输出电流Io必然正比于Ui的平方根，即 故得 从图中还可以看出，霍尔器件也是一种接近开关。 霍尔计数装置 UGN3501T具有较高的灵敏度，能感受到很小的磁场变化，因而可以检测铁磁物质的有无。利用这一特性可以制成计数装置，其应用电路及计数装置如图所示。 霍尔转速传感器 图为霍尔转速测量装置电路图。当磁钢与霍尔器件重合时，霍尔传感器输出低电平，信号经非门整形后，形成脉冲，然后经ADVFC32把频率转换成模拟电压输出，再送人ICL7106进行转换和驱动LCD。为了提高转速测量的分辨率，可增加薄片圆周上磁钢的个数。 转速测量 永磁体安装在轴端 永磁体安装在轴侧 第二节 磁敏电阻器 一、磁阻效应 某些材料的电阻值受磁场的影响而改变的现象称为磁阻效应，利用磁阻效应制成的元件称为磁敏电阻。 在外加磁场作用下，某些载流子受到的洛伦兹力比霍尔电场作用力大时，它的运动轨迹就偏向洛伦兹力的方向；这些载流子从一个电极流到另一个电极所通过的路径就要比无磁场时的路径长些，因此增加了电阻值。 磁阻效应(物理)方程为 ?B=?0(1+0.273?2B2) (8-14) ?B一存在磁感应强度为B时的电阻率； ?0一无磁场时的电阻率； ?一电子迁移率； B一磁感应强度。 电阻率的变化为??= ?B??0 ，则电阻率的相对变化为 ??/?0=0.273?2B2=K?2B2 (8-15) 可以看出 ，在磁感应强度Ｂ一定时，迁移率越高的材料（如InSb、InAs、NiSb等半导体材料）磁阻效应越明显。从微观上讲，材料的电阻率增加是因为电流的流动路径因磁场的作用而加长所致 二、磁敏电阻的结构 磁敏电阻通常使用两种方法来制作： 一种是在较长的元件基片上用真空镀膜方法制成，如图（a）所示的许多短路电极（光栅状）的元件； 另一种是在结晶制作过程中有方向性地析出金属而制成磁敏电阻，如图（b）中所示。 还有圆盘形，中心和边缘处各有一电极，如图（c）所示，磁敏电阻大多