常用傳感器ppt課件(已修改)
2025-03-06 00:11 本頁(yè)面
【正文】 167。 半導(dǎo)體傳感器 ? 半導(dǎo)體的重要特性 對(duì)光、熱、力、氣體、濕度等物理量具有敏感性。利用半導(dǎo)體材料的這些特性使其成為非電量電測(cè)的轉(zhuǎn)換元件，是近代半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。 ? 半導(dǎo)體傳感器的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。 功耗低、安全可靠、壽命長(zhǎng)。 對(duì)被測(cè)量敏感、響應(yīng)快 易于實(shí)現(xiàn)集成化。 一、磁敏傳感器 ?磁敏傳感器 利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴 隨磁場(chǎng)改變其運(yùn)動(dòng)方向這一特性而制成的 一種傳感器。 ? 利用半導(dǎo)體材料的磁敏特性來(lái)工作的 傳感器 霍爾元件 磁阻元件。 磁敏管 霍爾元件 霍爾傳感器是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的一種傳感器。它可以直接測(cè)量磁場(chǎng)及微位移量，也可以間接測(cè)量液位、壓力等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)。 霍爾效應(yīng)：通電的導(dǎo)體或半導(dǎo)體，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。 + I + + + + + + + + + + + － － － － － － Ｂ l w d VH 當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片 c、 d方向的端面之間建立起霍爾電勢(shì)。 產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原理： ?電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受磁場(chǎng)力（洛侖茲力）的作用而產(chǎn) 生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，向垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向的側(cè)面聚 集。 ?在一側(cè)面形成負(fù)電荷累積的同時(shí)，另一側(cè)面形成正電 荷的累積。兩端面間建立起霍爾電場(chǎng)。 ?電場(chǎng)對(duì)電子的作用力與洛侖茲力的方向相反，當(dāng)它們 達(dá)到平衡時(shí)，就形成了穩(wěn)定的霍爾電壓。 若磁感應(yīng)強(qiáng)度 B不垂直于霍爾元件，而是與其法線成某一角度時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線方向（與薄片垂直的方向）的分量，這時(shí)的霍爾電勢(shì)為 ?s i niBkV BH ?式中 KB為霍爾常數(shù)，取決于材質(zhì)、溫度和元件尺寸 B為磁感應(yīng)強(qiáng)度 a為電流與磁場(chǎng)方向的夾角 近年生產(chǎn)的銻化銦薄膜霍爾元件是用鍍膜法制造的，其厚度約為 ，用于極窄縫隙中的磁場(chǎng)測(cè)量。 霍耳器件片 (a)實(shí)際結(jié)構(gòu) (mm)； (b)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) d s l A B C D w 電流極 霍耳電極 線性型三端霍爾集成電路是將霍爾元件和恒流源、線性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。 霍爾元件的應(yīng)用： ?測(cè)量磁場(chǎng) 將霍爾傳感器置于待測(cè)磁場(chǎng)中，控制電極兩端通以恒定電流，則其輸出電壓就反映了磁場(chǎng)的大小，可用電位差計(jì)進(jìn)行輸出顯示。 ?測(cè)量位移 將霍爾元件置于梯度磁場(chǎng)中，保持控制極電流不變，則當(dāng)元件沿磁場(chǎng)梯度方向有位移時(shí)，元件輸出端有霍爾電壓輸出。 ?測(cè)量壓力 ?測(cè)量電流 可在不斷電的情況下，用霍爾鉗形電流表測(cè)量 電動(dòng)機(jī)的相電流 磁阻元件 是一種電阻隨磁場(chǎng)變化而變化的磁敏元件，也稱 MR元件。它的理論基礎(chǔ)為磁阻效應(yīng)。 磁阻效應(yīng)：若給通以電流的金屬或半導(dǎo)體材料的薄片加以與電流垂直或平行的外磁場(chǎng)，則其電阻值就增加。稱此種現(xiàn)象為磁致電阻變化效應(yīng)，簡(jiǎn)稱為磁阻效應(yīng)。 磁阻元件可用于位移、力、加速度等參數(shù)的測(cè)量。 磁阻 IC用于筆式驗(yàn)鈔器 驗(yàn)鈔筆順著紙幣上的磁性防偽線掃描 磁敏管 磁敏二極管、三極管是繼霍耳元件和磁
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