[工學]傳感器原理及應(yīng)用第3版王華翔第8章固態(tài)傳感器(已修改)
2025-01-31 11:09 本頁面
【正文】 第 8章 固態(tài)傳感器 固態(tài)傳感器主要是指半導(dǎo)體傳感器。利用半導(dǎo)體材料的 各種物理效應(yīng)（磁敏、光敏、濕敏），將被測物理量的 變化轉(zhuǎn)換為便于處理的電信號。 優(yōu)點： （ 1）基于物性變化測量，沒有運動部件，體積小，簡單 （ 2）動態(tài)特性好，輸出為電量。 （ 3）半導(dǎo)體材料便于集成，實現(xiàn)多傳感器一體化，集成化 （ 4）功耗低。 缺點： （ 1）半導(dǎo)體材料的物性變化為非線性。 （ 2）易受溫度影響。 167。 81 磁敏傳感器 磁敏傳感器是將磁學物理量轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。 工作原理是半導(dǎo)體中的載流子在磁場中運動時受洛侖茲 力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理。 磁敏傳感器的主要形式： （ 1）霍爾元件 （ 2）磁敏二極管或磁敏三極管 一、霍爾元件 （一）霍爾效應(yīng) 霍爾現(xiàn)象是美國物理學家 霍爾于 1879年發(fā)現(xiàn)的。 在與磁場垂直的半導(dǎo)體薄片上通以電流 I，假設(shè)載流子為 電子（ N型半導(dǎo)體），它沿與電流 I相反方向運動。由于 洛侖茲力 fL的作用，電子將向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，并在該側(cè)形成電 子的積累。而另一側(cè)形成正電荷積累，于是元件的橫向 形成電場。該電場阻止電子繼續(xù)向側(cè)面偏移。當電子所受 到的電場力 fE與洛侖茲力 fL相等時，電子的積累達到動態(tài) 平衡。此時，兩端之間建立的電場稱為霍爾電場，電勢 稱為霍爾電勢。 霍爾電勢的定量分析 電子以平均速度 V運動，并指定正 電荷所受洛侖茲力方向為正，電子在磁場中所受洛侖茲力為： eVBfL ??兩側(cè)累積電荷形成的電場與規(guī)定的正方向相反： bUeEef HHE ???? ))((0?? LE ff當兩個力達到動態(tài)平衡時， bUeeVB H? bUVB H?設(shè)電子濃度為 n，則電流密度為： neVJ ??n e Vb dJ b dI ???bdIneV ???1bUVB H?代
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