第6章固態(tài)傳感器-wenkub
2022-08-17 12:23:32 本頁面
【正文】 值。霍爾元件的靈敏度不僅與元件材料的霍爾系數(shù)有關(guān)，還與霍爾元件的幾何尺寸有關(guān)， 一般要求霍爾元件靈敏度越大越好 。 霍爾式傳感器 霍爾效應(yīng)與霍爾元件 1 霍爾元件基本特性 2 霍爾式傳感器的應(yīng)用 3 霍爾效應(yīng)和霍爾元件 一塊長為 l、寬為 b、厚為 d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為 B的磁場 (磁場方向垂直于薄片 )中，當(dāng)有電流 I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢 Un。制造固態(tài)傳感器的固體材料以半導(dǎo)體材料 用得最多。 ?本章主要對利用半導(dǎo)體技術(shù)制造的磁敏、濕敏等幾類固態(tài)傳感器的原理及相關(guān)特性進行介紹。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 ? 若磁場 B和霍爾元件平面的法線成一角度 θ，則作用于霍爾元件的有效磁感應(yīng)強度為 B cosθ，因此： c osHHU K IB ?? (64) 霍爾效應(yīng)和霍爾元件 控制電流級 霍爾電極 a、 b兩根引線稱為控制電流端引線，其焊接處稱為控制電流極（或稱激勵電極）。 額定激勵電流和最大允許激勵電流 使霍爾元件溫升 10℃ 所施加的控制電流值稱為額定激勵電流。此外，材質(zhì)不均勻、幾何尺寸不均勻等原因?qū)Σ坏任浑妱菀灿幸欢ǖ挠绊憽? ?霍爾元件與一般半導(dǎo)體器件一樣， 對溫度變化十分敏感 ?；谶@一思想，可以采用圖 67所示的補償電路。當(dāng)霍爾元件有微小位移時，就有霍爾電勢輸出，在一定范圍內(nèi)， 位移與 UH呈線性關(guān)系 。對于只有電子參與導(dǎo)電的最簡單的情況，理論推出磁阻效應(yīng)的表達式為： ) 220 BB ??? ?? （（ 613） 磁敏電阻 磁阻效應(yīng) 1 電阻率的相對變化 22220 BKB ??? ? ???式中： B為磁感應(yīng)強度， ?為電子遷移率， ?0為零磁場下的電阻率， ?B為磁感應(yīng)強度為 B時的電阻率。 絕對濕度 1 ?指單位體積大氣中水汽的質(zhì)量，可用表達式 V=MV/V表示，單位為，絕對濕度也可稱為水汽濃度或水汽密度。 濕敏傳感器基礎(chǔ) 相對濕度 RHTwv %100)( ???? (616) 濕敏傳感器 主要特性 靈敏度 指被測濕度作單位值變化時所引起的輸出量（感濕特征量）的變化程度。 特性曲線 指濕敏傳感器的輸出量（或稱感濕特征量）與被測濕度（例如相對濕度）間的關(guān)系曲線。因此， 氯化鋰濕敏電阻的阻值將隨環(huán)境濕度的改變而變化 ，從而實現(xiàn)了對濕度的電測量。 MgCr2O4屬于 P型半導(dǎo)體，其特點是感濕靈敏度適中，電阻率低，阻值溫度特性好。四氧化三鐵、五氧化二釩及三氧化二鋁等濕敏元件均屬此類，涂覆膜型濕敏器件有多種品種， 其中比較典型且性能較好的是 Fe3O4濕敏器件 。這一類的脹縮性有機物濕敏元件主要有： 碳濕敏元件 及 結(jié)露敏感元件 等。 利用 醋酸纖維 作為感濕材料，形成電容式濕敏元件。目前這類高分子聚合物材料主要有 等離子聚合法形成的聚苯乙烯及醋酸纖維素 等。按構(gòu)成材料可將氣敏傳感器分為半導(dǎo)體和非半導(dǎo)體兩大類， 目前使用最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器 。 這類器件以半導(dǎo)體 SnO2為基體材料（其粒度在 1μm以下），添加不同雜質(zhì)，采用傳統(tǒng)制陶方法進行燒結(jié)。 薄膜型 b 半導(dǎo)體氣敏傳感器類型及結(jié)構(gòu) SnO2半導(dǎo)體薄膜的氣敏特性最好，但這種半導(dǎo)體薄膜為物理性附著，因此器件間性能差異較大。由于這類器件的制造工藝成熟，便于器件集成化，因而其性能穩(wěn)定且價格便宜。導(dǎo)致 MOS管的 CV特性向負(fù)偏壓方向平移，如圖 616所示。而半導(dǎo)體色敏器件則可用來 直接測量 從可見光到近紅外波段內(nèi)單色幅射的波長。正是由于這一特性使得這種器件可以用于顏色的識別，也就是可以用來測量入射光的波長。 光譜特性 短路電流比－波長特性 溫度特性 半導(dǎo)體色敏傳感器的基本特征 表征半導(dǎo)體色敏器件對波長的識別能力，是賴以確定被測波長的基本特性。它是由離子選擇性電極(ISE)與金屬－氧化物－半導(dǎo)
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