第六章半导体传感器

1、第六章半导体传感器6.1 半导体管传感器6.1.1 磁敏管一、磁敏二极管 SMD 1 、结构 图 6-1-12 、 工作原理 图 6-1-2当磁敏二极管受到外界磁场 H+ 正向磁场 作用时，形成的电流减小。 当磁敏二极管受 到外界磁场 H- 反向磁场 作用时，形成的电流变大。 磁敏二极管反向偏置时，仅流过 很微小电流，几乎与磁场无关。3 、主要特性：1 磁电特性 图 6-1-4 单只使用时，正向磁灵敏度大于反向， 互补使用时，正、反向磁灵敏度曲线对称，且在弱磁场下有较好的线性。2伏安特性 图 6-1-44、 温度补偿电路图 6-1-5二、磁敏三极管1 、结构 图 6-1-62 、 工作原理 图

2、 6-1-7当受到正向磁场 H+ 作用时，集电极电流下降， 当受到反向磁场 H- 作用时，集电极电流增大， 磁敏三极管与磁敏二极管相比，灵敏度更高。3 、主要特性1 磁电特性 图 6-1-82 伏安特性 图 6-1-9 磁敏三极管的电流放大系数小于 1 且具有磁灵敏度。4 、温度补偿电路 图 6-1-10三、磁敏管的应用是一种很有开展前途的新型磁敏器件，有着广泛的应用前景。6.1.2 热敏管一、热敏二极管1. PN 结的温度特性1 正向电压IDU与正向电流Id的关系qUIs(e kT 1)qUge kT式中 k/q 0.0862mV/KT 273.2 t , IS反向饱和电流2正向电压与温度关

3、系假设Id恒定一般取10? 50吩，那么通常在0? 250°温度范围内PN结 正向电压 随温度的增加而线性减少。kT B U U go In Ugo CT U00 Ct q ID式中 C=2mV/K 或 2mV/C2、热敏二极管测温电路譬丄 冋丄R pi用于调零，忌2用于调满度。为了提高灵敏度，可采用多个PN结串联。二、热敏三极管1 ?温度特性晶体管的发射结的温度特性比二极管有更好的线性和互换性2.热敏三极管测温电路图6-1-11通常将晶体管的基极与集电极短接或使二者等电位气敏管一、MOS二极管气敏器件图6-1-12当吸附了 H以后，MOS气敏二极管的C-V特性向负偏压方向平移。根据

4、这一特性就可用于测定H的浓度。二、钯-MOS场效应晶体管气敏器件图6-1-13利用H2在钯栅极上吸附后引起阀值电压Vt下降这一特性来检测 H2浓度湿敏管一、湿敏二极管随着相对湿度的增加，反向电流减小二、湿敏MOS场效应管输出电压-相对湿度特性曲线，它几乎呈一条直线。6.2半导体集成传感器集成霍尔传感器一、开关型集成霍尔传感器1、电路原理图6-2-1H为霍尔元件，V1、V2构成差分放大器，V3、V4构成施密特触发器 V5倒相放大，V6 射极跟随器，V8、V7构成双管集电极输出。2、输出特性 图6-2-2霍尔开关正常工作时，常态应处“截止状态。二、线性集成霍尔传感器图6-2-3V1、V2组成第一级

5、差分放大，V3? V6组成第二级差分放大，射极电阻R8外接，用于调整电路增益。集成温度传感器一、电流型集成温度传感器100 Ci tCiTU beRTRi qAi1核心电路原理图6-2-4Ci 一般为 1 MA/K 或 1 pA / C, ioo 为 273.2 A2、常用型号：LM134、AD590、AD592、TMP17等、电压型集成温度传感器1、核心电路原理图6-2-5U 0 U 00 CvtU00 一般为 0 或 500mV Cv 一般为 20mV/ C 或 10mV/C2、常用型号：TMP35、TMP36、TMP37、LM50 等三、数字集成温度传感器1、 模数转换式： AD7418和LM742、 脉冲计数式：DS1820等湿度、压力、加速度集成传感器一、集成湿度传感器1、在25°C时，输出直流电压 U0与相对湿度H0成线性关系：U0E(0.0062H 00.16)相对湿度2、在t 25 C时，按上式从输出电压 Ub计算出相对湿度 H。,按下式计算出实际的HH H0/(1.0546 0.00128t)二、集成压力传感器集固态压阻式应变电桥、温度补偿、校准和信号调理于一芯片。三、集成加速度传感器1、组