《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程Magnetoresistanceandapplication磁敏電阻及應(yīng)用Sensorsapplicationtechnology1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.基本特性3.磁敏電阻器件4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.磁敏電阻器件4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)磁阻效應(yīng)（MR）的定義與特點(diǎn)磁阻效應(yīng)的定義當(dāng)一載流半導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，其電阻值會(huì)隨磁場(chǎng)而變化的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)。在磁場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體片內(nèi)電流分布是不均勻的，改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱就影響電流密度的分布，故表現(xiàn)為式中：

ρ0——零磁場(chǎng)時(shí)的電阻率；

Δρ——磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)電阻率的變化量；

K——比例因子；

μ——電子遷移率；

B——磁感應(yīng)強(qiáng)度；f(L/b)——形狀效應(yīng)系數(shù)。L，b——分別為磁敏電阻的長(zhǎng)（沿電流方向）和寬；1.

基礎(chǔ)知識(shí)磁阻效應(yīng)（MR）的定義與特點(diǎn)磁阻效應(yīng)的特點(diǎn)磁阻效應(yīng)與材料性質(zhì)及幾何形狀有關(guān)，一般遷移率大的材料，磁阻效應(yīng)愈顯著；元件的長(zhǎng)、寬比愈小，磁阻效應(yīng)愈大。與霍爾效應(yīng)的區(qū)別：霍爾電勢(shì)是指垂直于電流方向的橫向電壓，而磁阻效應(yīng)則是沿電流方向的電阻變化。1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.磁敏電阻器件4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents2.

基本特性磁敏電阻的結(jié)構(gòu)和特性磁敏電阻常選用銻化銦（InSb）、砷化銦（InAs）和銻化鈮（NiSb）等半導(dǎo)體材料，在絕緣基片上蒸鍍薄的半導(dǎo)體材料，也可在半導(dǎo)體薄片上光刻或腐蝕成型（柵狀結(jié)構(gòu)）。2.

基本特性磁敏電阻的結(jié)構(gòu)和特性磁敏電阻器件一般在襯底上做兩個(gè)相互串聯(lián)的磁敏電阻，或四個(gè)磁敏電阻接成電橋形式，以便于不同場(chǎng)合，其線路形式如下圖所示：2.

基本特性磁敏電阻的結(jié)構(gòu)和特性

磁電特性：電阻的增量與磁場(chǎng)的平方成正比；與磁場(chǎng)的正負(fù)無(wú)關(guān)；

溫度特性：溫度系數(shù)影響大；

頻率特性：工作頻率范圍大；磁感應(yīng)的范圍比霍爾元件大。1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.磁敏電阻器件4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents113.磁敏電阻器件磁敏電阻器件MR214A/223A

MR214A/223A磁敏電阻的阻值為100Ω到幾kΩ，工作電壓一般在12V以下，頻率特性好(可達(dá)MHz)，動(dòng)態(tài)范圍寬，噪聲低(信噪比高)。123.磁敏電阻器件磁敏電阻器件M413A/414A

M413A/414A是由四個(gè)磁阻元件組成的器件，由兩相輸出，可測(cè)出旋轉(zhuǎn)方向、角度等參數(shù)，其元件配置、外形及等效電路如下圖所示。133.磁敏電阻器件磁敏電阻器件M413A/414A

M413A/414A接線與輸出波形如下圖所示。1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.

磁敏電阻器件4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents4.應(yīng)用分析磁敏電阻應(yīng)用分析電橋電路三極管電路位移檢測(cè)硬盤磁頭4.應(yīng)用分析磁敏電阻應(yīng)用分析

非接觸式磁阻角度傳感器

非接觸式角度傳感器的外形及工作原理如左圖所示，它是由兩個(gè)半環(huán)形的磁阻元件組成，半圓形磁鐵與磁阻之間的間隙為0.2mm左右，當(dāng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鐵則以差動(dòng)方式將磁場(chǎng)加于兩個(gè)磁阻元件上，可獲得±500（機(jī)械角度）的線性范圍。其輸出電壓與轉(zhuǎn)角間的特性如右圖所示4.應(yīng)用分析磁敏電阻應(yīng)用分析

磁阻式旋轉(zhuǎn)傳感器磁阻旋轉(zhuǎn)傳感器可以檢測(cè)磁性齒輪、齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)或轉(zhuǎn)速，若采用四磁阻元件傳感器，還能檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的方向。采用雙元件磁阻旋轉(zhuǎn)傳感器的工作原理如左圖所示，當(dāng)齒輪的齒頂對(duì)準(zhǔn)MR1，而齒根對(duì)準(zhǔn)MR2時(shí)，MR1的電阻增加，而MR2的電阻不變，則Uout<Uin/2；另外，當(dāng)齒輪的齒頂對(duì)準(zhǔn)MR2，而齒根對(duì)準(zhǔn)MR1時(shí)，則Uout>Uin/2；當(dāng)齒頂（或齒根）在MTR1和MR2之間時(shí)，Uout≈Uin/2，其輸出電壓波形見(jiàn)右圖4.應(yīng)用分析磁敏電阻應(yīng)用分析

磁阻式圖形識(shí)別傳感器圖形識(shí)別傳感器能檢測(cè)紙片、紙幣等上面的磁性圖形或標(biāo)記，輸出相對(duì)應(yīng)于圖形的信號(hào)波形。由于磁性圖形印刷在紙片上，所以檢測(cè)信號(hào)十分微弱（比旋轉(zhuǎn)傳感器小三個(gè)數(shù)量級(jí)），需經(jīng)過(guò)放大電路放大，由示波器或記錄儀將波形顯示出來(lái)。電子信息工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)THANKYOU課程組:梁長(zhǎng)垠、宋榮、蘇全、韓君、張勝宇、賈方亮、梁召峰《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程ApplicationandAnalysisofMagneticAngleMeasurement磁敏角度測(cè)量的應(yīng)用分析Sensorsapplicationtechnology1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.基本特性3.工作原理4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.工作原理4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)巨磁阻效應(yīng)（GMR）及原理巨磁阻效應(yīng)：巨磁阻效應(yīng)是指磁性材料的電阻率在有外磁場(chǎng)作用時(shí)較之無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象。巨磁阻效應(yīng)的原理：巨磁阻效應(yīng)可以用量子力學(xué)解釋，每一個(gè)電子都能夠自旋，電子的散射率取決于自旋方向和磁性材料的磁化方向。自旋方向和磁性材料磁化方向相同，則電子散射率就低，穿過(guò)磁性層的電子就多，從而呈現(xiàn)低阻抗。反之當(dāng)自旋方向和磁性材料磁化方向相反時(shí)，電子散射率高，因而穿過(guò)磁性層的電子較少，此時(shí)呈現(xiàn)高阻抗。1.

基礎(chǔ)知識(shí)巨磁阻傳感器的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)巨磁阻效應(yīng)傳感器是基于層狀的磁性薄膜結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是由鐵磁材料和非鐵磁材料薄層交替疊合而成。B=0鐵磁層的磁矩相互平行B≠0鐵磁層的磁矩為反平行當(dāng)鐵磁層的磁矩相互平行時(shí)，載流子與自旋有關(guān)的散射最小，材料有最小的電阻。當(dāng)鐵磁層的磁矩為反平行時(shí)，與自旋有關(guān)的散射最強(qiáng)，材料的電阻最大。1.

基礎(chǔ)知識(shí)傳感器其感應(yīng)材料主要有三層：參考層（ReferenceLayer或PinnedLayer）參考層具有固定磁化方向，其磁化方向不會(huì)受到外界磁場(chǎng)方向影響。普通層（NormalLayer）普通層為非磁性材料薄膜層，將兩層磁性材料薄膜層分隔開(kāi)。自由層（FreeLayer）自由層磁場(chǎng)方會(huì)隨著外界平行磁場(chǎng)方向的改變而改變。外磁場(chǎng)基底層巨磁阻傳感器的特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.工作原理4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents2.

基本特性巨磁阻效應(yīng)(GMR)的電子特性2.

基本特性巨磁組角度傳感器的基本特性磁場(chǎng)線性區(qū)間用于速度檢測(cè)，而飽和區(qū)間則用于角度檢測(cè)。1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.

工作原理4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents303.工作原理

TLE5011角度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖GMR垂直集成在芯片中。當(dāng)芯片正上方的磁場(chǎng)變化在飽和區(qū)時(shí)，可用于角度檢測(cè)，GMR元件的電阻值會(huì)隨著外界磁場(chǎng)方向改變而改變。四個(gè)獨(dú)立的巨磁阻感應(yīng)單元組成一個(gè)惠斯通電橋，箭頭方向代表參考層磁化方向。

角度傳感器總共有兩個(gè)惠斯通電橋分別用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)正弦和余弦變化。其中VX代表輸出余弦信號(hào)，而VY代表輸出正弦信號(hào)。TLE5011巨磁阻效應(yīng)傳感器的工作原理：313.工作原理

GMR角度傳感器的輸出波形TLE5011巨磁阻效應(yīng)傳感器的工作原理：正弦或者余弦信號(hào)只能檢測(cè)180°范圍，通過(guò)正弦和余弦信號(hào)求正切值，再反正切計(jì)算后便可以檢測(cè)360°范圍的角度變化

TLE5011通過(guò)測(cè)量正弦和余弦角分量檢測(cè)磁場(chǎng)的方向，正弦和余弦值能以數(shù)字形式讀出?？蓪?duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理以計(jì)算磁場(chǎng)（磁鐵）的角方向。1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.

工作原理4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContentsSubtitle1Subtitle2Subtitle3巨磁阻角度傳感器的封裝與外形巨磁阻角度傳感器4.應(yīng)用分析TLE5011角度傳感器的基本特性?0.25μmCMOS技術(shù)?

工作電壓：3.3V和5V?

測(cè)量角度：0-360°?16位的高精度SD-ADC?

寬磁操作范圍：30mT至50mT?

雙向SSC接口，最高可達(dá)2Mbit/s?ADC和濾波器通過(guò)SSC與外部命令同步?

工作溫度：-40°C至+150°C（結(jié)溫）?ESD>4kV（HBM）CenterofSensitiveArea4.應(yīng)用分析4.應(yīng)用分析TLE5011電路原理圖4.

應(yīng)用分析磁傳感器角度測(cè)量電路磁角度模塊4.

應(yīng)用分析電子信息工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)THANKYOU課程組:梁長(zhǎng)垠、宋榮、蘇全、韓君、張勝宇、賈方亮、梁召峰《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程StructureandPrincipleofReedSwitch干簧管結(jié)構(gòu)與原理Sensorsapplicationtechnology1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.基本特性3.工作方式4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.工作方式4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)干簧管的結(jié)構(gòu)干簧開(kāi)關(guān)是由兩片干簧片(通常由鐵和鎳這兩種金屬所組成的)密封在玻璃管內(nèi)。玻璃管內(nèi)的兩片干簧片呈交迭狀且間隔有一小段空隙。適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)將會(huì)使兩片干簧片接觸。這兩片簧片上的觸點(diǎn)上鍍有層很硬的金屬，通常都是銠和釕。而玻璃管內(nèi)通常注入了氮?dú)饣蛞恍┑葍r(jià)的惰性氣體或把內(nèi)部做成真空狀態(tài)。

中心型1.

基礎(chǔ)知識(shí)干簧管的結(jié)構(gòu)可切換的簧片，在沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)是與常閉片接觸，當(dāng)足夠強(qiáng)度的磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí),該簧片會(huì)移向常開(kāi)片，而常開(kāi)片與常閉片都是固定不動(dòng)的。這兩固定片與可擺動(dòng)切換的簧片均為鐵磁片，只是常閉的干簧片觸點(diǎn)表面部份是由非磁性的金屬熔焊于干簧片上的。置于磁場(chǎng)下時(shí)，兩旁位于常開(kāi)與常閉的固定片具相同極性，且和可擺動(dòng)簧片極性相反，常閉端的非磁性金屬會(huì)隔離磁通，因此當(dāng)常開(kāi)端與可擺動(dòng)簧片之間的磁力夠大時(shí),擺動(dòng)簧片將與常開(kāi)片接觸閉合。

偏置型1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.工作方式4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents2.

基本特性干式舌簧管的工作原理干簧管利用線圈或永磁體，為簧片誘導(dǎo)出N極和S極，后因這種磁性的吸引力而開(kāi)始吸合。當(dāng)解除磁場(chǎng)時(shí)，由于簧片所具有的彈性，觸點(diǎn)即刻恢復(fù)原狀并打開(kāi)電路。通常有兩種方式可以令干簧開(kāi)關(guān)的干簧片吸合。

1、使用永久性磁鐵(見(jiàn)左圖)；

2、使用外加線圈(見(jiàn)右圖)2.

基本特性干簧管的特點(diǎn)干式舌簧管結(jié)構(gòu)緊湊、重量小，能夠安裝在極度有限的空間，極適合用于微型化設(shè)備。

干式舌簧管的開(kāi)關(guān)元器件被氣密式密封于一惰性氣體氣氛中，永遠(yuǎn)不會(huì)與外界環(huán)境接觸，工作壽命。

干式舌簧管沒(méi)有采用滑動(dòng)元件，所以不會(huì)出現(xiàn)在所有金屬降級(jí)有關(guān)的金屬疲勞現(xiàn)象，確保實(shí)際上無(wú)極限的機(jī)械使用壽命。2.

基本特性干式舌簧管的作用干簧片的作用相當(dāng)與一個(gè)磁通導(dǎo)體。在通過(guò)永久磁鐵或電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)，簧片會(huì)產(chǎn)生不同的極性,當(dāng)磁力超過(guò)簧片本身的彈力時(shí)，這兩片簧片會(huì)吸合導(dǎo)通電路；當(dāng)磁場(chǎng)減弱或消失后,干簧片由于本身的彈性而釋放，觸面就會(huì)分開(kāi)從而打開(kāi)電路。1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.工作方式4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents干式舌簧管的工作方式使用永久磁鐵：干簧開(kāi)關(guān)在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)下，兩簧片呈相反極性,

而在兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸力而互相接觸。3.

工作方式干式舌簧管的工作方式使用外加線圈：將干簧開(kāi)關(guān)放置在線圈中心軸位置，磁場(chǎng)在這部份是最強(qiáng)的，兩干簧片呈相反極性，在兩簧片間產(chǎn)生足夠的吸力而互相接觸。3.

工作方式干式舌簧管的工作狀態(tài)位移式工作狀態(tài)：3.

工作方式干式舌簧管的工作狀態(tài)旋轉(zhuǎn)式工作狀態(tài)：3.

工作方式1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.

工作方式4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents4.應(yīng)用分析干簧管應(yīng)用分析——干簧管開(kāi)關(guān)干簧管傳感器電路的工作原理是：

當(dāng)磁鐵沒(méi)有靠近干簧管時(shí)，CD4017的輸出端0為高電平，LED指示燈亮，表示準(zhǔn)備工作，輸出端1為低電平，三極管不導(dǎo)通，繼電器不吸合。一旦磁鐵靠近干簧管時(shí)，CD4017的14腳輸入一個(gè)高電平，輸出端0為低電平，1為高電平，LED滅，繼電器吸合。只有將磁鐵拿開(kāi)，再次靠近干簧管，繼電器才會(huì)斷開(kāi)。這個(gè)電路可以用在洗手間的門上，當(dāng)人打開(kāi)門進(jìn)入洗手間時(shí)，磁鐵接觸到了干簧管，繼電器吸合，燈亮。當(dāng)人從洗手間里出來(lái)時(shí)，磁鐵再次靠近干簧管，繼電器斷開(kāi)，燈滅。4.應(yīng)用分析干簧管應(yīng)用分析——日常生活應(yīng)用4.應(yīng)用分析干簧管應(yīng)用分析——汽車上應(yīng)用液位感測(cè)位置感測(cè)震動(dòng)感應(yīng)器4.應(yīng)用分析干簧管應(yīng)用實(shí)訓(xùn)——磁敏傳感器信號(hào)檢測(cè)電路調(diào)試與應(yīng)用磁敏器件電路應(yīng)用原理圖如圖1所示。在圖中U5為干簧管（常開(kāi)型），當(dāng)有磁性物體靠近時(shí)，干簧管吸合，A1處變?yōu)榈碗娖?，通過(guò)反相器后A2、A3處變?yōu)楦唠娖剑訪ED燈D5被點(diǎn)亮。U4為二輸入或門，當(dāng)A2為高電平時(shí)，U4輸出位高，場(chǎng)效應(yīng)管Q3被打開(kāi)，蜂鳴器報(bào)警。U7為霍爾傳感器，其工作原理與干簧管類似。4.應(yīng)用分析干簧管應(yīng)用實(shí)訓(xùn)——磁敏傳感器信號(hào)檢測(cè)電路調(diào)試與應(yīng)用電子信息工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)THANKYOU課程組:梁長(zhǎng)垠、宋榮、蘇全、韓君、張勝宇、賈方亮、梁召峰《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程StructureandPrincipleofMagneticTransistor磁敏晶體管結(jié)構(gòu)與原理Sensorsapplicationtechnology1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)磁敏晶體管是霍爾元件和磁阻元件之后發(fā)展起來(lái)的新型半導(dǎo)體磁敏元件。磁敏二極管和磁敏三極管是一種PN結(jié)型的新型磁電轉(zhuǎn)換器件，它具有輸出信號(hào)大、靈敏度高（約為霍爾元件的數(shù)百至數(shù)千倍）、工作電流小，體積小等特點(diǎn)，在磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)速、探傷等檢測(cè)與控制中應(yīng)用廣泛。磁敏二極管及結(jié)構(gòu)磁敏二極管是一種PIN型磁敏元件，由硅或鍺材料制成。P型和N型電極由高阻材料制成，I為本征區(qū)。I區(qū)的r面粗糙，設(shè)置成高復(fù)合區(qū)（r區(qū)），目的是使電子－空穴對(duì)易于在粗糙表面復(fù)合而消失；另一面比較光滑。1.磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)磁敏三極管及結(jié)構(gòu)磁敏三極管是在磁敏二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的磁敏晶體管，由Si或Ge材料經(jīng)摻雜擴(kuò)散而成的硅管或鍺管，有NPN型和PNP型兩種。如圖表示NPN型磁敏三極管的基本結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)。1.磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents2.磁敏二極管工作原理及特性磁敏二極管工作原理磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變引起電流發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場(chǎng)H+作用時(shí)，電子和空穴受到洛侖茲力的作用向r區(qū)偏轉(zhuǎn)，電子和空穴復(fù)合速度加快，所形成的電流減?。划?dāng)磁敏二極管受到外界磁場(chǎng)H－作用時(shí)，電子和空穴受到洛侖茲力的作用向I區(qū)偏轉(zhuǎn)，電子和空穴復(fù)合速度減慢，所形成的電流增大。磁敏二極管的特性

伏安特性：

如圖在給定的磁場(chǎng)下，磁敏二極管正向偏壓與偏流的關(guān)系稱為磁敏二極管的伏安特性。2.磁敏二極管工作原理及特性磁敏二極管的特性磁電特性：

是指磁敏二極管輸出電壓變化量與外加磁場(chǎng)的關(guān)系，如圖所示。2.磁敏二極管工作原理及特性磁敏二極管的特性溫度特性及補(bǔ)償：由于磁敏二極管是由鍺和硅材料制成，因而受溫度的影響較大，在使用磁敏二極管時(shí)，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償，常用的補(bǔ)償電路如圖所示。2.磁敏二極管工作原理及特性1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents723.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管工作原理如果外加正向偏壓，即P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)，那么將會(huì)有大量空穴從P區(qū)注入到I區(qū)，同時(shí)也有大量電子從N區(qū)注入到I區(qū)，如將這樣的磁敏三極管置于磁場(chǎng)中，則注入的電子和空穴都要受到洛侖茲力的作用而向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)磁場(chǎng)方向使電子和空穴向r面偏轉(zhuǎn)時(shí)，它們將因復(fù)合而消失，因而電流很?。划?dāng)磁場(chǎng)方向使電子和空穴向光滑面偏轉(zhuǎn)時(shí)它們的復(fù)合率變小，電流就大。733.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特性伏安特性磁敏三極管的伏安特性類似于普通雙極性三極管的伏安特性，如圖所示。743.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特性磁電特性

磁電特性是磁敏三極管重要的工作特性，它反映外加磁場(chǎng)對(duì)磁敏三極管集電極電流的影響，如圖表示NPN型鍺管的磁電特性。753.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特性溫度特性及補(bǔ)償磁敏三極管對(duì)溫度的變化十分敏感,因而在使用磁敏三極管時(shí)必須采取溫度補(bǔ)償措施。主要有①采用具有電流正溫度系數(shù)的普通三極管；②采用具有電流正溫度系數(shù)的鍺磁敏二極管；③采用PNP和NPN組成兩管互補(bǔ)形式的補(bǔ)償電路；④采用兩管差動(dòng)輸出方式（兩管磁極性相反，但磁電特性一致）。763.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特點(diǎn)

靈敏度高：

磁敏三極管的靈敏度比霍爾元件高幾百甚至上千倍，而且線路簡(jiǎn)單，成本低廉，更適合于測(cè)量弱磁場(chǎng)。

具有正反磁靈敏度：

靈敏度與磁場(chǎng)關(guān)系呈線性的范圍比較窄：磁敏三極管可用來(lái)檢測(cè)交、直流磁場(chǎng)，特別適合于測(cè)量弱磁場(chǎng)；可制作箝位電流計(jì)，對(duì)高壓線進(jìn)行不斷線、無(wú)接觸電流測(cè)量；還可作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，無(wú)接觸電位計(jì)等。1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents4

.磁敏晶體管應(yīng)用分析磁敏晶體管應(yīng)用分析漏磁探傷儀：測(cè)量磁場(chǎng)、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量，也可用于磁力探傷、接近開(kāi)關(guān)、位置控制等。1－待測(cè)物，2－激勵(lì)線圈，3－鐵芯，4－放大器，5－磁敏二極管探頭4

.磁敏晶體管應(yīng)用分析磁敏晶體管應(yīng)用分析磁敏三極管電位器：當(dāng)磁敏三極管附近的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，流過(guò)磁敏三極管的電流也隨之發(fā)生改變，導(dǎo)致Uce也發(fā)生改變，其作用等效于一個(gè)電位器。電子信息工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)THANKYOU課程組:梁長(zhǎng)垠、宋榮、蘇全、韓君、張勝宇、賈方亮、梁召峰《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程Hallsensorstructureandprinciple霍爾傳感器結(jié)構(gòu)與原理Sensorsapplicationtechnology1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.基本特性3.霍爾傳感器4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.霍爾傳感器4.應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

基礎(chǔ)知識(shí)霍爾效應(yīng)在金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以電流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電勢(shì)UH（稱為霍爾電動(dòng)勢(shì)或霍爾電壓）。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。1.

基礎(chǔ)知識(shí)霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受到磁場(chǎng)中洛倫茲力作用的結(jié)果?；魻栯妱?shì)UH可用下式表示：

UH=RHIB/d(V)

式中RH——霍爾常數(shù)

I——控制電流，

B——磁感應(yīng)強(qiáng)度

d——霍爾元件的厚度令KH=RH/d，則得到UH=KHIB

可見(jiàn)，霍爾電勢(shì)的大小正比于控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B。KH稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質(zhì)與幾何尺寸有關(guān)。1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.

基本特性3.霍爾傳感器4.

應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents2.

基本特性霍爾元件特點(diǎn)霍爾器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良，能檢測(cè)從10-7T~25T的磁場(chǎng)，有效工作容積?。蛇_(dá)1μmx1μmx1μm），空間分辨率和時(shí)間分辯率極高。2.

基本特性霍爾元件特性霍爾元件的輸出電動(dòng)勢(shì)分別與I、B成線性關(guān)系線性特性2.

基本特性霍爾元件特性霍爾元件輸出電勢(shì)在一定區(qū)域內(nèi)隨B增加迅速減小的特性開(kāi)關(guān)特性1.

基礎(chǔ)知識(shí)2.