磁敏傳感器介紹-資料下載頁(yè)
2025-10-02 14:21本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】磁場(chǎng)傳感器是可以將各種磁場(chǎng)及。自然界和人類社會(huì)生活的許多地。方都存在磁場(chǎng)或與磁場(chǎng)相關(guān)的信息。場(chǎng)，可作為許多種信息的載體。在當(dāng)今的信息社會(huì)中，產(chǎn)業(yè)中不可缺少的基礎(chǔ)元件。目前已經(jīng)出現(xiàn)的半導(dǎo)體磁傳感器，主要有霍爾效應(yīng)傳感器（Halleffect. 除了上述以半導(dǎo)體磁敏器件作為敏感頭的各種全半導(dǎo)體磁敏傳感器之外，半導(dǎo)體的導(dǎo)磁率低，它們的μr≈1，作漂移運(yùn)動(dòng)所形成的。場(chǎng)相互作用會(huì)產(chǎn)生力，即洛侖茲力。基本結(jié)構(gòu)和工作原理作簡(jiǎn)要介紹。對(duì)于一個(gè)有足夠長(zhǎng)度的半導(dǎo)體片來(lái)說(shuō)，洛侖茲力使載流子路徑發(fā)生彎曲并會(huì)產(chǎn)生一。這時(shí)，在半導(dǎo)體片兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電位差，這便是霍爾效應(yīng)。可以看出，VH正比于B，因而可用來(lái)傳感和測(cè)量磁場(chǎng)。并將霍爾片做的盡可能薄，讓作用區(qū)中的電子濃度盡可能低。這類霍爾片稱作橫向霍爾片。致電阻，B0值約為30mT。以符合實(shí)際使用的要求，磁敏二極管的結(jié)構(gòu)及其伏安特性。流子濃度降低，使管壓降增大。也稱磁敏二極管效應(yīng)。
【正文】 ? 用分子束處延技術(shù)制成 Fe/InAs(graded)/GaAs系統(tǒng)，可以得到體心立方 (bcc)鐵與半導(dǎo)體之間良好的歐姆接觸，用它可制成如圖 20所示的自旋極化場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (spinpolarizedFET)。用一個(gè)外磁場(chǎng)就可控制兩個(gè)尺寸不同的鐵和半導(dǎo)體觸點(diǎn)中的電子自旋方向，改變它們的電阻值，從而改變管子的伏安特性見(jiàn)圖 20。 [51] ? 將 n型 Si （ 100）晶片與 (Co/Cu)4多層膜結(jié)合，用半導(dǎo)體作發(fā)射和收集極，多層金屬膜作基極，可制成自旋閥晶體管。外磁場(chǎng)控制多層膜中 Co層的磁化方向，改變 Co層間的磁耦合性質(zhì)，可改變磁電阻的阻值。在一定的條件下，這種晶體管可得到比普通多層膜高 130倍的磁致電阻變化。 ? 將利用其它電磁變換原理的各種磁傳感器的制作工藝和半導(dǎo)體微電子電路工藝結(jié)合起來(lái)，制成各種集成傳感器，已經(jīng)引起了半導(dǎo)體磁場(chǎng)傳感器研究人員的密切關(guān)注。目前，金屬膜磁致電阻、多層金屬膜自旋閥磁致電阻、巨磁阻抗器件、磁通門等都已出現(xiàn)了全集成的樣品，將傳感頭和信號(hào)處理電路集成在同一個(gè)芯片上。核磁共振、電子自旋諧振等磁強(qiáng)計(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了混合集成。使各種類型的磁傳感器都實(shí)現(xiàn)集成化，并情形半導(dǎo)體融為一體，已經(jīng)指日可待。到那時(shí)，不僅實(shí)現(xiàn)了磁傳感器的微型化，還會(huì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化，將各種保障電路，例如調(diào)整、保護(hù)電路、自校準(zhǔn)電路、自調(diào)整、自補(bǔ)償 電路等集成在一起，成為智能磁傳感器。 ? 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體磁場(chǎng)傳感器定會(huì)走向更輝煌的明天。 ? 近年來(lái)，用磁場(chǎng)傳感器來(lái)檢測(cè)電流，已經(jīng)使用得相當(dāng)廣泛。因?yàn)檩d流導(dǎo)體周圍感生的磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度和導(dǎo)體中流過(guò)的電流的電流強(qiáng)度成正比。原則上，一切磁場(chǎng)傳感器都可用來(lái)檢測(cè)電流，用作電流傳感器。但是，在許多情況下，要求不將檢測(cè)儀表接入被測(cè)回路，實(shí)現(xiàn) 無(wú)電位檢測(cè) ，而且，還常將電流傳感器用來(lái)作為控制電路的一個(gè)采集和反饋信息的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電流傳感器的設(shè)計(jì)提出許多特殊要求。迄今，我們已見(jiàn)到約二十種不同工作原理的以磁場(chǎng)傳感為基礎(chǔ)的電流傳感器， 可檢測(cè)的電流從 1012A到 GA。是磁傳感器中一種發(fā)展得極快的重要分支。其中，霍爾電流傳感器使用最為廣泛，國(guó)內(nèi)外已有許多廠家生產(chǎn)，南京中旭微電子有限公司有從 mA到 kA的系列產(chǎn)品供應(yīng)。目前，出現(xiàn)了許多新型的電流傳感器，例如利用非晶磁性合金的高導(dǎo)磁特性和磁調(diào)制原理相結(jié)合的電流傳感器，電子自旋共振電流傳感器，無(wú)磁芯電流傳感器，檢測(cè)矯頑場(chǎng)的變化來(lái)測(cè)電流的電流傳感器等等。但是有專家預(yù)言，在今后二十年，霍爾器件在電流傳感中仍要占主導(dǎo)地位。 美國(guó) Crossbow公司 CXCOMPASS方位傳感器 ? CXC100和 CXC150方位傳感器利用一個(gè)三軸磁力計(jì)來(lái)探測(cè)地球磁場(chǎng)。該系列傳感器用三軸加速度計(jì)作為重力場(chǎng)基準(zhǔn)，從而連續(xù)計(jì)算出方位角（全方位）。傳感器采用了 Soft SensorTM結(jié)構(gòu)方式，以補(bǔ)償溫度漂移誤差和其他方面的誤差。該系列傳感器的工作溫度達(dá) 125℃ ， ? ? CXC100型傳感器有一個(gè)小型化的正方體封裝外殼（ ″ ″ ″）。其外殼帶有圓角過(guò)渡，使之可以裝入 1″的套管中。該傳感器通過(guò) RS232進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)格式為 ASCII或高速二進(jìn)制格式。傳輸速率為 9 600 ? CXC150 是專為鉆井測(cè)量（小半徑測(cè)量）方面的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。工作溫度達(dá) 125℃ 且堅(jiān)固耐用。 CXC150具有一個(gè)可供選擇的 A/D輸入以及一個(gè)計(jì)數(shù)器輸入（ γ射線探測(cè)器及其他傳感器）。該傳感器的輸出為 TTL電平，傳輸速率為 9 600 ? CXC100和 CXC150均在精密轉(zhuǎn)臺(tái)和磁場(chǎng)定位裝置上進(jìn)行過(guò)標(biāo)度因數(shù)、零位偏值的誤差的標(biāo)定。
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