1、2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,1,第七章 半導(dǎo)體傳感器,熱敏電阻 濕敏傳感器 氣敏傳感器 磁敏傳感器 趣味小制作：濕度檢測(cè)計(jì),2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,2,思考一,熱敏電阻，從字面上去理解，那就是對(duì)熱（即溫度）敏感的電阻；溫度變化時(shí)，其阻值就會(huì)發(fā)生變化。這些知識(shí)也許不難理解，那其余的你了解多少呢？,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,3,熱敏電阻,結(jié)構(gòu)外形：圓片形、柱形、珠形等 符號(hào),圓片形,柱形,珠形,符號(hào),2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,4,分類(lèi),按溫度系數(shù)分： 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC） 正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC） 熱敏電阻按結(jié)構(gòu)形式 體型、薄膜型和厚膜型

2、 按工作方式分 直熱式、旁熱式和延遲電路 按工作溫區(qū)可分為 常溫區(qū)（-60+200）、高溫區(qū)（200）、低溫區(qū),2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,5,熱敏電阻的應(yīng)用,熱敏電阻測(cè)溫 熱敏電阻用于溫度補(bǔ)償,儀表中常用的一些零件多數(shù)是用金屬絲做成的，金屬一般具有正的溫度系數(shù)，采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻進(jìn)行補(bǔ)償，可以抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差。,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,6,熱敏電阻的應(yīng)用 溫度控制,熱敏電阻用于將突變型熱敏電阻埋設(shè)在被測(cè)物中，并與繼電器串聯(lián)，給電路加上恒定電壓。 當(dāng)周?chē)橘|(zhì)溫度升到某一數(shù)值時(shí)，電路中的電流便可由零點(diǎn)幾毫安突變?yōu)閹资涟?繼電器動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制或過(guò)

3、熱保護(hù)。,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,7,熱敏電阻應(yīng)用實(shí)例,體溫計(jì),CPU測(cè)溫,熱水器溫度控制,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,8,夏季里若空氣濕度過(guò)大，你的感覺(jué)會(huì)怎樣呢？汽車(chē)擋風(fēng)玻璃若因濕度而模糊，現(xiàn)在如何處理？糧油肉中若含有水分應(yīng)如何檢查？用微波爐去烘烤食品，爐中濕度會(huì)怎樣變化呢？,思考二,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,9,濕敏傳感器,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,10,濕度及其表示方法,絕對(duì)濕度 ：絕對(duì)濕度表示單位體積空氣里所含水汽的質(zhì)量 相對(duì)濕度：相對(duì)濕度表示空氣中實(shí)際水汽的分壓和相同溫度下飽和水汽的分壓比值的百分?jǐn)?shù) 露點(diǎn)溫度 ：在一定濃度下，氣體中所能

4、容納的水汽含量有限，超過(guò)此限就會(huì)凝成液滴，將未飽和氣體降溫到水汽飽和的溫度稱(chēng)為露點(diǎn)溫度,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,11,濕敏傳感器的分類(lèi),水分子親和力型 利用水分子易于吸附并由表面滲透到固體內(nèi)的這一特點(diǎn)而制成的濕敏傳感器稱(chēng)為水分子親和力型 非水分子親和力型 非水分子親和力型的濕敏傳感器與水分子親和力毫無(wú)關(guān)系,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,12,濕敏傳感器的應(yīng)用,汽車(chē)擋風(fēng)玻璃自動(dòng)除濕控制 防止駕駛室的擋風(fēng)玻璃結(jié)露或結(jié)霜，保證駕駛員視線清晰，避免事故發(fā)生。該電路也可用于其它需要除濕的場(chǎng)所,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,13,糧油肉水分檢查儀,水分含量高則Rx阻值小，振蕩

5、頻率就高；反之，振蕩頻率就低。 當(dāng)Rx大到2左右時(shí)，水分小，接通電源后喇叭會(huì)發(fā)出“噠噠”聲響，指示燈LED發(fā)出閃爍的紅光；反復(fù)進(jìn)行比較Rx的振蕩頻率，從而判斷水分相對(duì)含量。,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,14,自動(dòng)烹調(diào)濕度檢測(cè)系統(tǒng),使用時(shí)首先將電熱器的電源接通，使?jié)衩粼臏囟壬叩揭蟮墓ぷ鳒囟?。然后啟?dòng)烹調(diào)設(shè)備對(duì)食品加熱，依據(jù)濕度變化來(lái)控制烹調(diào)過(guò)程的進(jìn)行,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,15,思考三,可燃性、有毒有害氣體泄露以后會(huì)有哪些危害呢？人的嗅覺(jué)怎樣？酒后駕駛當(dāng)然危險(xiǎn)，那交警是怎樣檢查駕駛?cè)藛T是否喝了酒呢？,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,16,氣敏傳感器,202

6、0/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,17,電阻型氣敏傳感器結(jié)構(gòu)燒結(jié)型,內(nèi)熱式燒結(jié)型,旁熱式燒結(jié)型,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,18,電阻型氣敏傳感器結(jié)構(gòu),薄膜型,厚膜型,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,19,非電阻型氣敏傳感器的結(jié)構(gòu),FET型氣敏傳感器 二極管式氣敏傳感器,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,20,工作機(jī)理,電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器的工作機(jī)理可以用吸附效應(yīng)來(lái)解釋 當(dāng)半導(dǎo)體氣敏元件加熱到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，若有氣體吸附，則被吸附的分子首先在表面自由擴(kuò)散，其中一部分分子被蒸發(fā)，另一部分分子產(chǎn)生熱分解而吸附在表面。 若氣敏元件材料的功率函數(shù)比被吸附氣體分子的電子的親和力小，則被吸

7、附的氣體分子就從元件的表面奪取電子，以負(fù)離子形式被吸附。具有負(fù)離子吸附性質(zhì)的氣體稱(chēng)為氧化性氣體 若氣敏元件材料的功率函數(shù)比被吸附氣體分子的電子的親和力大，被吸附氣體的電子被元件俘獲，而以正離子形式吸附。具有正離子吸附性質(zhì)的氣體稱(chēng)為還原性氣體,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,21,工作機(jī)理,當(dāng)氧化性氣體吸附到N型半導(dǎo)體或還原性氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時(shí)，將使半導(dǎo)體載流子減少，從而使敏感元件的電阻率增大； 當(dāng)氧化性氣體吸附到P型半導(dǎo)體或還原性氣體吸附到N型半導(dǎo)體上時(shí)，將使半導(dǎo)體載流子增多，從而使敏感元件的電阻率減小。,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,22,氣敏傳感器的應(yīng)用,有害氣體檢測(cè)報(bào)

8、警器,家用煤氣報(bào)警器,煙霧報(bào)警器,電路原理圖,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,23,氣敏傳感器的應(yīng)用,簡(jiǎn)易酒精測(cè)試器,酒精測(cè)試儀,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,24,思考四,或許你已見(jiàn)過(guò)驗(yàn)鈔筆或驗(yàn)鈔機(jī)的使用，可你知道它的工作原理嗎？,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,25,磁敏傳感器,磁阻傳感器 磁敏二極管 磁敏三極管,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,26,磁阻效應(yīng),將通以電流的半導(dǎo)體放在均勻磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)的載流子受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致載流子的漂移路徑增加；或者說(shuō)，沿外加電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的載流子數(shù)減少，從而使電阻增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁阻效應(yīng),2020/9/1

9、4,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,27,磁敏電阻的形狀,常見(jiàn)的磁敏電阻是圓盤(pán)形的，中心和邊緣處為兩電極，這種圓盤(pán)形磁敏電阻叫做科爾比諾圓盤(pán)磁阻,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,28,磁敏電阻的結(jié)構(gòu),金屬柵膜磁敏電阻,共晶型磁敏電阻,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,29,磁敏二極管,結(jié)構(gòu) 符號(hào),2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,30,磁敏二極管工作原理,當(dāng)磁敏二極管未受到外界磁場(chǎng)作用時(shí)，外加正偏壓，形成電流。 當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場(chǎng)H+（正向磁場(chǎng)）作用時(shí)，形成的電流減小，電阻增大。 當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場(chǎng)H-（反向磁場(chǎng)）作用時(shí)，電流變大，電阻減小。 從而根據(jù)電流的大小可測(cè)得磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)

10、度。,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,31,磁敏三極管,結(jié)構(gòu) 符號(hào),2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,32,磁敏三極管工作原理,當(dāng)磁敏三極管未受到磁場(chǎng)作用時(shí) ，基極電流大于集電極電流； 磁敏三極管當(dāng)受到正向磁場(chǎng)H+作用時(shí) ，導(dǎo)致集電極的電流明顯下降 當(dāng)反向磁場(chǎng)H-作用時(shí)， 使集電極電流增大 可利用磁敏三極管來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,33,磁敏傳感器的應(yīng)用,磁阻轉(zhuǎn)速傳感器,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,34,磁敏二極管漏磁探傷儀,2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,35,磁敏傳感器的應(yīng)用,磁敏三極管電位器,磁敏電阻無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān),2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,36,磁敏傳感器應(yīng)用實(shí)例,路況監(jiān)測(cè)系統(tǒng),筆式驗(yàn)鈔器,測(cè)量地球磁場(chǎng),2020/9/14,沈陽(yáng)鐵路機(jī)械學(xué)校,37,趣味小制作：濕度檢測(cè)器,細(xì)導(dǎo)線絲、報(bào)警器（喇叭）