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传感器章磁敏传感器

5.6磁敏传感器

l半导体磁敏传感器：可将磁场强度参数转变

为电参数的传感器。

l种类：霍尔传感器、磁敏电阻传感器、磁敏

二极管、磁敏晶体管等。

l特点：

l可实现非接触检验，寿命长、可靠性高。

Ø从直流（0Hz）到高频（数十GHz）其特性

完全一样。

Ø不仅能够测量运动磁场强度,也能测量静止

的磁场。

Ø能够使器件小型化和集成化。

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一、霍尔元件

霍尔电压形成的定性说明

(a)磁场为0时，电子在半导体中的流动;

(b)磁场不为0，电子在劳伦兹力作用下发生

偏转;

(c)电荷积累达到平衡时,电子在流动

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二、磁敏电阻

l磁敏电阻是一种电阻随磁场而变化的

磁敏元件，也称MR元件。它的理论

基础为磁电阻效应。

1、工作原理

l磁电阻效应：

l将载流导体（金属或半导体）置于外

磁场中，不但产生霍尔效应（电势或

电场），同时电阻也会随磁场而变化。

这种现象成为磁敏电阻效应，简称磁

电阻效应。

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2.作用机理

外磁场改变了导体载流子迁移的路径，致使与外界电场同

方向的电流分量减小，等价于电阻增大

载流子物理磁

迁移率阻效应

磁

敏电阻率相对变化

元

件

几何几何磁

阻效应

形状

电阻相对变

化

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（1）物理磁阻效应

具有两种载流子的材料通电后，电子和空穴

电流密度分别为jn和jp，总电流密度j

有外磁场H时，

jn与jp背向偏转

jjn+jp

相当于增大

无外磁场H时，

j=jn+jp

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磁敏电阻材料

l当材料中仅存在一种载流子时，

磁阻效应几乎可以忽略，此时

霍尔效应更为强烈。在电子和

空穴都存在的材料（如InSb）

中，则磁阻效应很强。

l一般使用N型InSb(锑化铟)

和InSb―NiSb半导体材料

做成磁阻器件。

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（2）几何磁阻效应

l无外磁场时，电流密度矢量j与电场一致

l有外磁场时，j与合成电场方向有一夹角

l在电极处，合成电场E与

金属电极面垂直

l在极板附近j出现偏角

只在电极附

近偏转

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增大磁阻效应途径：