問(wèn)題1：什么是傳感器？答：傳感器是能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等被測(cè)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號(hào)輸出的器件或裝置。如圖所示，傳感器不僅已經(jīng)遍及日常生活中的方方面面，更在技術(shù)、科技等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。問(wèn)題2：為什么要研究傳感器？答：原因①科學(xué)研究的需要。人類(lèi)依靠五種感覺(jué)（視、聽(tīng)、嗅、味、觸）來(lái)感受并認(rèn)識(shí)所生活的世界。但隨著認(rèn)知的不斷拓展，從微觀的粒子世界到宏觀的宇宙空間出現(xiàn)了眾多人類(lèi)無(wú)法直接接觸或感知的極端環(huán)境，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)等。在這些極端環(huán)境下的研究需要人們通過(guò)傳感器拓展感官的本領(lǐng)，獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息。原因②社會(huì)發(fā)展的需要。信息采集、處理、儲(chǔ)存和傳輸?shù)淖詣?dòng)化與智能化是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、數(shù)字化信息傳輸?shù)幕A(chǔ)。與壓力、速度、溫度、亮度等非電學(xué)量相比，電壓、電阻、電容和電感等電學(xué)量更便于電學(xué)儀表顯示和用于自動(dòng)控制。傳感器可以將獲取的信息轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，實(shí)現(xiàn)上述目的。問(wèn)題3：傳感器是如何工作的？答：圖中所示為傳感器應(yīng)用的一般模式。傳感器主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件直接感受被測(cè)的量，并輸出與被測(cè)的量有確定關(guān)系的信號(hào)。轉(zhuǎn)換元件將敏感元件輸出的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的電信號(hào)。問(wèn)題4：如何將傳感器進(jìn)行分類(lèi)？答：如圖所示，可以從不同的角度將傳感器進(jìn)行分類(lèi)。問(wèn)題5：傳感器中常用的敏感元件有哪些？答：敏感元件是傳感器的核心部分，它可以利用各種材料的物理、化學(xué)、生物效應(yīng)，將非電學(xué)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)參數(shù)的變化。

常見(jiàn)的敏感元件有力敏元件、光敏元件、熱敏元件、磁敏元件、氣敏元件、聲敏元件、濕敏元件、放射線敏感元件等，它們能直接感受諸如壓力、光照、溫度、磁場(chǎng)、氣體、聲音、濕度、放射線等非電信息。圖中所示的熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫度的變化而改變的特性制成的熱敏元件，光敏電阻是用金屬硫化物等半導(dǎo)體材料制成的光敏元件，電阻應(yīng)變片是一個(gè)力敏元件，霍爾元件則是根據(jù)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)制成的一種磁敏元件。問(wèn)題6：如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)熱敏電阻和光敏電阻的性質(zhì)？答：如圖所示，將一溫度計(jì)和一連接有歐姆表的熱敏電阻放入裝有水的燒杯中．燒杯固定在鐵架臺(tái)上。用酒精燈給水加熱，記錄不同溫度下歐姆表的讀數(shù)，通過(guò)在R—t坐標(biāo)系中作圖即可得出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系。若實(shí)驗(yàn)中得到的R—t如圖中所示，則說(shuō)明：與金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高逐漸線性增大不同，這個(gè)熱敏電阻的阻值隨溫度的升高逐漸減小，且這一過(guò)程中阻值的變化是非線性的，這類(lèi)熱敏電阻稱(chēng)為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）。另有一類(lèi)熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大，稱(chēng)為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）。利用如圖所示的電路可以研究光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：光照越強(qiáng)，光敏電阻的阻值越小。這是因?yàn)椋褐谱鞴饷綦娮璧陌雽?dǎo)體材料（比如硫化鎘）的載流子濃度與光照強(qiáng)度有關(guān)；無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能差，阻值變大；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好，阻值變小。問(wèn)題7：為什么霍爾元件是一種磁敏元件？答：霍爾元件是一種利用霍爾效應(yīng)原理制成的敏感原件。如圖所示，將通有電流的導(dǎo)體放置于與電流方向垂直的磁場(chǎng)中時(shí)，在A、A＇兩個(gè)表面間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差U，這種現(xiàn)象是1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾對(duì)銅箔做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，因此稱(chēng)為霍爾效應(yīng)（Hallefect），兩表面之間的電勢(shì)差被稱(chēng)為霍爾電勢(shì)差。霍爾效應(yīng)由于電荷定向移動(dòng)過(guò)程中受到洛倫茲力的作用，發(fā)生偏轉(zhuǎn)引起的。假設(shè)導(dǎo)體內(nèi)電荷定向移動(dòng)的平均速率為v，則電荷定向移動(dòng)過(guò)程中受到的洛倫茲力為f

=qvB電荷發(fā)生偏轉(zhuǎn)使得AA＇兩側(cè)分別聚集了正、負(fù)電荷，于是形成電勢(shì)差，也就在AA＇之前形成了電場(chǎng)。當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡后，電荷將不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)AA＇之間形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。此時(shí)有：電荷定向移動(dòng)的平均速率v與電流I

之間滿足關(guān)系：I=nqSv=nqbcv所以霍爾電壓與磁場(chǎng)、電流之間滿足關(guān)系：比例系數(shù)k叫做霍爾系數(shù)。不僅導(dǎo)體可以產(chǎn)生霍爾效應(yīng)現(xiàn)象，半導(dǎo)體也可以產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，上述表達(dá)式表明霍爾系數(shù)k與載流子濃度n有關(guān)，因此可以利用霍爾效應(yīng)測(cè)量半導(dǎo)體材料的載流子濃度?；魻栯妱?shì)差的正負(fù)與電荷的正負(fù)有關(guān)，因此可以根據(jù)霍爾電勢(shì)差的