09 磁敏式传感器.pptVIP

Xi’an Jiaotong University 磁敏电阻常选用锑化铟（InSb）、砷化铟（InAs）和锑化铌 （ NiSb ）等半导体材料，在绝缘基片上蒸镀薄的半导体材料，也可在半导体薄片上光刻或腐蚀成型（栅状结构）。 磁敏电阻的结构和特性 Xi’an Jiaotong University 主要特性： 磁电特性：当B0.3T时，电阻的变化率与磁场的平方成正比；当B0.3T时，成线性关系。与磁场的正负无关； 温度特性：温度系数影响大； 频率特性：工作频率范围大，一般为1~10MHz；磁感应的范围比霍尔元件大。 磁敏电阻的结构和特性 Xi’an Jiaotong University 接近开关和无触点开关、计数器；无接触线位移传感器；力、加速度等参数的测量；精密倾斜角测量等。 R1、R2 磁敏电阻位移传感器 磁敏电阻的应用 线性、角度、旋转位移传感器，可以测量磁场强度。 Xi’an Jiaotong University 磁敏二极管、三极管 P型和N型电极由高阻材料制成，I为本征区。I区的r面粗糙，设置成高复合区（r区），目的是使电子－空穴对易于在粗糙表面复合而消失；另一面比较光滑。 磁敏二极管 Xi’an Jiaotong University 磁场强度的改变引起电流发生变化，实现磁电转换。 当磁敏二极管受到外界磁场H+作用时，电子和空穴受到洛仑兹力的作用向r区偏转，电子和空穴复合速度加快，所形成的电流减小； 当磁敏二极管受到外界磁场H－作用时，电子和空穴受到洛仑兹力的作用向I区偏转，电子和空穴复合速度减慢，所形成的电流增大。 磁敏二极管工作原理 Xi’an Jiaotong University 如果外加正向偏压，即P区接正，N区接负，那么将会有大量空穴从P区注入到I区，同时也有大量电子从N区注入到I区，如将这样的磁敏三极管置于磁场中，则注入的电子和空穴都要受到洛仑兹力的作用而向一个方向偏转，当磁场方向使电子和空穴向r面偏转时，它们将因复合而消失，因而电流很小；当磁场方向使电子和空穴向光滑面偏转时它们的复合率变小，电流就大。 磁敏三极管工作原理 Xi’an Jiaotong University 由此可见，高复合面与光滑面的复合率差别愈大，磁敏三极管的灵敏度也就愈高。磁敏三极管在不同的磁场强度和方向下的伏安特性曲线不同。利用这些特性曲线就能根据某一偏压下的电流值来确定磁场的大小和方向。 在正反向磁场作用下，其集电极电流出现明显变化。当受到正向磁场(H+) 作用时，载流子向发射极一侧偏转，使集电极电流减小。当受到负向磁场(H-)作用时，载流子向集电极一侧偏转，使集电极电流增大。 Xi’an Jiaotong University (1) 灵敏度高，磁敏三极管的灵敏度比霍尔元件高几百甚至上千倍，而且线路简单，成本低廉，更适合于测量弱磁场。 (2) 具有正反磁灵敏度，这一点是磁阻器件所欠缺的。 (3) 灵敏度与磁场关系呈线性的范围比较窄。这一点不如霍尔元件。磁敏三极管可用来检测交、直流磁场，特别适合于测量弱磁场；可制作箝位电流计，对高压线进行不断线、无接触电流测量；还可作无触点开关，无接触电位计等。 磁敏三极管的特点 Xi’an Jiaotong University 1－待测物，2－激励线圈，3－铁芯，4－放大器，5－磁敏二极管探头 磁敏二极管、三极管应用 Xi’an Jiaotong University 1. 什么是霍尔效应？为什么半导体材料适合于作霍尔元件？ 2. 霍尔元件能够测量哪些物理参数？ 3. 简述霍尔传感器的特点。 4. 简述霍尔位移传感器的工作原理。 5. 什么是磁阻效应？ 作 业 * 郁有文90页，举例1,改变磁阻，特高转速有危险不用。 * 壳体随被测振动体一起振动时，由于弹簧软，磁铁运动部件相对大，当振动频率足够高（远大于传感器固有频率）时，磁铁运动部件惯性很大，来不及随振动体一起振动，近乎不动，振动能量被弹簧全部吸收，永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度，磁铁与线圈相对运动切割磁力线，产生感应电势。 * 用右手定则判断产生的电流方向，用左手定则判断导体在磁场中所受的力。 楞次定律：????定义：感应电动势趋于产生一个电流，该电流的方向趋于阻碍产生此感应电动势的磁通的变化。(如果回路是闭合的，则会产生感应电流，若不闭合则是感应电动势。因此更准确的表述是：感应电动势的方向总是与原磁通变化的方向相反)??? 楞次定律是一条电磁学的定律，从电磁感应得出感应电动势的方向。其可确定由电磁感应而产生之电动势的方向。它是由俄国物