【正文】 MOSFET器件就是利用H2在鈀柵極吸附后改變功函數(shù)使UT下降，檢測H2濃度。鈀Pd—MOSFET管結(jié)構(gòu) 肖特基二極管肖特基二極管 金屬和半導(dǎo)體接觸的界面形成肖特基勢壘，構(gòu)成金屬半導(dǎo)體二極管。管子加正偏壓，半導(dǎo)體金屬的電子流增加，加負偏壓，幾乎無 電流。當金屬與半導(dǎo)體界面有氣體時，勢壘降低，電流變化（金屬與半導(dǎo)體界面吸附氣體，影響禁帶寬度Eg）。在正向偏壓條件下，氣體濃度增大，電流增大，輸出電壓增大。測試電流電壓值可知氣體濃度。非電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器主要用于氫氣濃度測量。半導(dǎo)體磁敏傳感器主要知識點：霍爾傳感器、磁敏電阻器、磁敏晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理；各類磁敏傳感器的測量和轉(zhuǎn)換電路及其典型應(yīng)用。重點：霍爾傳感器、磁敏電阻器、磁敏晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理。難點：霍爾傳感器的應(yīng)用?；魻栃?yīng)一塊半導(dǎo)體薄片，如果在其相對的兩邊通入電流I，且電流與磁場垂直，則在半導(dǎo)體的另兩邊將會產(chǎn)生一個電勢差UH，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電壓。利用霍爾效應(yīng)制成的元件稱為霍爾元件。霍爾傳感器霍爾傳感器中的霍爾元件都是由半導(dǎo)體材料制成的。在半導(dǎo)體材料中，由于電子的遷移率比空穴的大，所以霍爾元件一般采用型半導(dǎo)體材料。定義霍爾系數(shù)為：式中，為電子濃度， 為電子所帶的電荷。定義霍爾靈敏度為：式中， 為薄片厚度?；魻栯妷憾x為： 磁敏電阻器磁阻效應(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，則其電阻值就增加。這種現(xiàn)象稱為磁致電阻變化效應(yīng)，簡稱為磁阻效應(yīng)。磁阻效應(yīng)是伴隨著霍爾效應(yīng)同時發(fā)生的，磁敏電阻器就是利用磁阻效應(yīng)制成的一種磁敏器件。主要特性1. 靈敏度特性磁敏電阻的靈敏度一般是非線性的，且受溫度的影響較大。一般半導(dǎo)體磁阻元件在弱磁場中呈現(xiàn)平方特性，而在強磁場中呈現(xiàn)線性變化。2. 電阻 — 溫度特性元件的電阻值在不大的溫度變化范圍內(nèi)減小的很快。因此，在應(yīng)用時，一般都要設(shè)計溫度補償電路。第九章 電位器式傳感器第九章 電位器式傳感器216。 教學(xué)要求1．掌握電位器的特性與分類。2．掌握電位器的特性。3．了解電位器的結(jié)構(gòu)。216。 教學(xué)內(nèi)容電位器是人們常用到的一種電子元件，它作為傳感器可以將機械位移或其他能轉(zhuǎn)換為位移的非電量轉(zhuǎn)換為其有一定函數(shù)關(guān)系的電阻值的變化，從而引起輸出電壓的變化。所以它是一個機電傳感元件。線繞電位器的電阻體由電阻絲纏繞在絕緣物上構(gòu)成，電阻絲的種類很多，電阻絲的材料是根據(jù)電位器的結(jié)構(gòu)、容納電阻絲的空間、電阻值和溫度系數(shù)來選擇的。電阻絲越細，在給定空間內(nèi)獲得較大的電阻值和分辨率。但電阻絲太細，在使用過程中容易斷開，影響傳感器的壽命。[1] 合成膜電位器合成膜電位器的電阻體是用具有某一電阻值的懸浮液噴涂在絕緣骨架上形成電阻膜而成的，這種電位器的優(yōu)點是分辨率較高、阻范圍很寬（100— ），耐磨性較好、工藝簡單、成本低、輸入—輸出信號的線性度較好等，其主要缺點是接觸電阻大、功率不夠大、容易吸潮、噪聲較大等。[2] 金屬膜電位器金屬膜電位器由合金、金屬或金屬氧化物等材料通過真空濺射或電鍍方法，沉積在瓷基體上一層薄膜制成。金屬膜電位器具有無限的分辨率，接觸電阻很小，耐熱性好，它的滿負荷溫度可達70℃。與線繞電位器相比，它的分布電容和分布電感很小，所以特別適 合在高頻條件下使用。它的噪聲信號僅高于線繞電位器。金屬膜電位器的缺點是耐磨性較差，阻值范圍窄，一般在10—100kΩ之間。由于這些缺點限制了它的 使用。[3] 導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器又稱為有機實心電位器，這種電位器的電阻體是由塑料粉及導(dǎo)電材料的粉料經(jīng)塑壓而成。導(dǎo)電塑料電位器的耐磨性好，使用壽命長，允許電 刷接觸壓力很大，因此它在振動、沖擊等惡劣的環(huán)境下仍能可靠地工作。此外，它的分辨率教高，線性度較好，阻值范圍大，能承受較大的功率。導(dǎo)電塑料電位器的 缺點是阻值易受溫度和濕度的影響，故精度不易做得很高。[4] 導(dǎo)電玻璃釉電位器導(dǎo)電玻璃釉電位器又稱為金屬陶瓷電位器，它是以合金、金屬化合物或難溶化合物等為導(dǎo)電材料，以玻璃釉為粘合劑，經(jīng)混合燒結(jié)在玻璃基體上制成的。導(dǎo) 電玻璃釉電位器的耐高溫性好，耐磨性好，有較寬的阻值范圍，電阻溫度系數(shù)小且抗?jié)裥詮姟?dǎo)電玻璃釉電位器的缺點是接觸電阻變化大，噪聲大，不易保證測量的高精度。標稱阻值：電位器的標稱阻值采用E6,E12系列，允差對于非線繞電位器有20% 10% 5% 對線繞電位器有10% 5% 2% 1%. 符合度：電位器實際輸出函數(shù)特性與所要求理論函數(shù)特性的符合程度。 線性度：當電位器的理論函數(shù)為直線時，這時的符合度即為線性度。 分辨力：由于動接點的接觸具有跳動特性，所以其輸出電壓是階梯性的，為評定電位器階梯性引起的誤差，引用了分辨力的概念，他決定了電位器的理論精度。對于函數(shù)電位器，這時則是指函數(shù)特性斜率最大的一段。 動噪聲：動接點在電阻表面移動產(chǎn)生的噪聲，對繞線電位器，還有分辨力噪聲和短接噪聲。第十章 Z—半導(dǎo)體敏感元件第十章 Z—半導(dǎo)體敏感元件216。 教學(xué)要求1．掌握Z—半導(dǎo)體敏感元件的特點。2．掌握溫敏Z—元件的伏安特性。3．掌握溫敏Z—元件的基本應(yīng)用電路。4. 了解Z—半導(dǎo)體敏感元件應(yīng)用開發(fā)的基本原理和力敏Z—元件。216。 教學(xué)內(nèi)容Z—半導(dǎo)體敏感元件Z半導(dǎo)體敏感元件﹙簡稱Z元件﹚性能奇特，應(yīng)用電路簡單而且規(guī)范，使用組態(tài)靈活，應(yīng)用開發(fā)潛力大。它包括Z元件在內(nèi)僅用兩個﹙或3個﹚元器件，就可構(gòu)成電路最簡單的三端傳感器，實現(xiàn)多種用途。它是有源非線性敏感元件。Z元件現(xiàn)有溫、光、磁，以及正在開發(fā)中的力敏四個品種，都能以不同的電路組態(tài)，分別輸出開關(guān)、模擬或脈沖頻率信號，相應(yīng)構(gòu)成不同品種的三端傳感器。溫敏Z—元件的伏安特性溫敏Z－元件是一種具有非對稱性伏安特性的二端有源元件，圖1是溫敏Z元件的測試電路連接圖，圖2是伏安特性圖。其中，第一象限為正向特性，呈“L”型，可分為三個區(qū)：M1高阻區(qū)，M2負阻區(qū)，M3低阻區(qū)。Vth為閥值電壓，Vf為導(dǎo)通電壓，P（Vth，Ith）為閥值點。當加在溫敏Z－元件上電壓超過Vth時，其工作點迅速由M1區(qū)轉(zhuǎn)換到M3區(qū)（微秒級）。第三象限為反向特性，具有很高的擊穿電壓和小的反向電流。溫敏Z－元件的正向伏安特性隨溫度變化如圖3所示。當溫度升高時，正向伏安特性上的閥值點P向左上方移動，閥值電壓Vth減小，因此，它只有負的溫度系數(shù)。　 溫敏Z－元件采用不同電路時，可分別輸出模擬信號、開關(guān)信號和頻率信號。基本應(yīng)用電路。綜合練習(xí)第十一章傳感器電路216。 教學(xué)要求1．掌握傳感器匹配基礎(chǔ)知識。2．了解信號處理電路的基本原理。3．了解信號傳輸。4. 掌握常用的抗干擾設(shè)計的基本方法。216。 教學(xué)內(nèi)容 傳感器的匹配對于高阻抗的傳感器，通常用場效應(yīng)管或運算放大器來實現(xiàn)匹配。對于阻抗特別低的傳感器，在交變輸入時，往往采用變壓器匹配。阻抗匹配的例子：（P243，）。信號處理電路（了解）信號傳輸（了解）抗干擾設(shè)計1. RC去耦電路2. 線路板的合理布局綜合練習(xí)一. 填空題1．根據(jù)傳感器的功能要求，它一般應(yīng)由三部分組成，、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路。2．傳感器按能量的傳遞方式分為有源的和無源的傳感器。 3. 根據(jù)二階系統(tǒng)相對阻尼系數(shù)的大小，將其二階響應(yīng)分成三種情況. 時過阻尼；時臨界阻尼；時欠阻尼。4. 應(yīng)變計的靈敏系數(shù)并不等 于其敏感柵整長應(yīng)變絲的靈敏度系數(shù)，一般情況下。5. 。6. 應(yīng)變式測力與稱重傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同可分為:柱式﹑橋式﹑輪輻式﹑梁式和環(huán)式等。7. 半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就稱為壓阻效應(yīng)。8. 光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。9. 光電效應(yīng)是光照射到某些物質(zhì)上，使該物質(zhì)的電特性發(fā)生變化的一種物理現(xiàn)象，可分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩類。10. 基于外光電效應(yīng)的光電敏感器件有光電管和光電倍增管。基于光電導(dǎo)效應(yīng)的有光敏電阻。基于勢壘效應(yīng)的有光電二極管和光電三極管?；趥?cè)向光電效應(yīng)的有反轉(zhuǎn)光敏二極管。11. 光電倍增管是一種真空器件。它由光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽極）等組成。12. 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對光線十分敏感，它的電阻值能隨著外界光照強弱（明暗）變化而變化。它在無光照射時，呈高阻狀態(tài)；當有光照射時，其電阻值迅速減小。13. 光電二極管與光電三極管外殼形狀基本相同，選用萬用表R*1K擋，測兩管腳引線間正、反向電阻，均為無窮大的為光電三極管。14. 光電耦合器是發(fā)光元件和光電傳感器同時封裝在一個外殼內(nèi)組合而成的轉(zhuǎn)換元件。以光為媒介進行耦合來傳遞電信號，可實現(xiàn)電隔離，在電氣上實現(xiàn)絕緣耦合，因而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。15. 電荷藕合器件圖像傳感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變成電荷。16. 光纖的結(jié)構(gòu)包括：。17. 入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。定義為纖芯折射率，為包層折射率，則光纖的數(shù)值孔徑可表述為. 。18. ；。（也叫強度型）和相位型（也叫干涉儀型）兩種。19. (單晶)，它包括壓電石英晶體和其他壓電單晶；二是壓電陶瓷(多晶半導(dǎo)瓷)；三是新型壓電材料，又可分為壓電半導(dǎo)體和有機高分子壓電材料兩種。20. 壓電加速度傳感器的結(jié)構(gòu)一般有縱向效應(yīng)型、橫向效應(yīng)型和剪切效應(yīng)型三種。21. 聲表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）是一種沿彈性基體表面?zhèn)鞑サ穆暡ǎ湔穹S壓電基體材料深度的增大按指數(shù)規(guī)律衰減。22. 常用的熱敏電阻為陶瓷熱敏電阻,分為負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻、正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻和臨界溫度電阻(CTR)。23. 在一定的空氣壓力下，逐漸降低空氣的溫度，當空氣中所含水蒸氣達到飽和狀態(tài)，開始凝結(jié)形成水滴時的溫度叫做該空氣在空氣壓力下的露點溫度。24. 氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)，導(dǎo)致敏感元件阻值變化。當氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，半導(dǎo)體的載流子減少，電阻率上升。25. 非電阻型氣敏傳感器，是利用MOS二極管的電容—電壓特性變化；MOS場效應(yīng)管的閾值電壓的變化；肖特基金屬半導(dǎo)體二極管的勢壘變化進行氣體檢測。26. 霍爾傳感器中的霍爾元件都是由半導(dǎo)體材料制成的。在半導(dǎo)體材料中，由于電子的遷移率比空穴的大，所以霍爾元件一般采用型半導(dǎo)體材料。27. 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，則其電阻值就增加。這種現(xiàn)象稱為磁致電阻變化效應(yīng)（磁阻效應(yīng)）。28. 磁敏電阻的靈敏度一般是非線性的，且受溫度的影響較大。一般半導(dǎo)體磁阻元件在弱磁場中呈現(xiàn)平方特性，而在強磁場中呈現(xiàn)線性變化。29. 對于高阻抗的傳感器，通常用場效應(yīng)管或運算放大器來實現(xiàn)匹配。對于阻抗特別低的傳感器，在交變輸入時，往往采用變壓器匹配。30. 為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，雙絲自補償法和橋路補償法三種方法。31. 測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標主要有靈敏度﹑靈敏度界限﹑線性度﹑遲滯差和穩(wěn)定性等。32. 金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱應(yīng)變效應(yīng)；半導(dǎo)體或固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。33. 壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器） 電荷放大器，后接電荷放大器時，可不受連接電纜長度的限制。34. 引起霍爾元件零位誤差的原因主要有直流寄生電勢、寄生感應(yīng)電勢和不等位電勢。35. 電子測量裝置中根據(jù)干擾進入測量電路方式不同可將干擾分為差模干擾和共模干擾。36. 電學(xué)應(yīng)變儀應(yīng)用最廣泛，它采用的電路可以是直流電橋式、交流電橋式或電位計式，應(yīng)用最多的是交流電橋式電路并帶有載波放大器的形式。37. 硒光電池的光譜響應(yīng)區(qū)段與可見光波段相近，因而得到應(yīng)用。38. 一個高精度的傳感器必須有良好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，才能完成信號無失真的轉(zhuǎn)換。39. 差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為零點殘余電壓；利用差動變壓器測量位移時，如果要求區(qū)別位移方向（或正負）可采用相敏檢波電路。，同時在它的表面產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場時電介質(zhì)會產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱逆壓電效應(yīng)。二. 選擇題（藍色為答案）（ ）1. 通常意義上說的傳感器包括了敏感元件在內(nèi)的兩個組成部分，另外一個是_______ 。 （ ）2. 若將計算機比喻成人的大腦，那么傳感器則可以比喻為______ 。 （ ）3. 傳感器的靜態(tài)特性，是指當傳感器輸入、輸出不隨____變化時，其輸出輸入的特性。 （ ）4. 遲滯差表明的是在_____期間輸出輸入特性曲線不重合的程度。 （ ）5. 箔式應(yīng)變片的箔材厚度多在______之間。 — — — — （ ）6. _____是采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法，將電阻材料在基底上制成一層各種形 式敏感柵而形成應(yīng)變片。 這種應(yīng)變片靈敏系數(shù)高，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，是一種很有前途的新型應(yīng)變片。 （ ）7. 蠕變是指已粘貼