《传感器》-项目九磁敏传感器应用

磁敏传感器应用磁敏式传感器磁敏传感器磁场电能测量原理：半导体材料中的自由电子及空穴随磁场改变其运动方向结构结型体型磁敏二极管磁敏三极管——霍尔传感器磁敏电阻——MagneticSensor磁敏传感器应用霍尔传感器半导体HallTransducer一、霍尔效应1、定义HalleffectDefinition——霍尔元件灵敏度——霍尔电势磁敏传感器应用32、霍尔电势的产生N型半导体：洛仑兹力电场力动态平衡电流P型：令霍尔系数磁敏传感器应用4半导体绝缘体金属材料：锗、硅、砷化镓、砷化铟、锑化铟灵敏度低、温度特性及线性度好灵敏度最高、受温度影响大输入1输入2输出1输出2磁性顶端引线衬底霍尔元件溅射工艺制作的锑化铟霍尔元件或或磁敏传感器应用二、主要技术参数及特点（1）额定激励电流

IH——霍尔元件温升10℃时所加的电流（2）不平衡电势U0不等位电势、零位电势——IH、B=0、空载霍尔电势原因：两个霍尔电极不在同一等位面上材料不均匀、工艺不良焦尔热散热——表面散热系数磁敏传感器应用（3）输入电阻Ri、输出电阻R0Ri——控制电流电极间的电阻R0——输出霍尔电势电极间的电阻B=0欧姆表（4）霍尔电压VH0.10.20.30.42502001501005000.10.20.30.4250200150100500（5）霍尔电压的温度特性负温度特性磁敏传感器应用霍尔元件的主要技术指标磁敏传感器应用8三、霍尔元件连接方式和输出电路特点：（1）测量磁物理量、电量及其它相关物理量（2）实现乘法运算，构成各种非线性运算部件（3）输出信号的信噪比大（4）频率范围宽：直流~数百千赫兹（5）体积小、重量轻（6）稳定性好、寿命长1、基本测量电路磁敏传感器应用2、霍尔元件连接方式

控制电流端并联输出电势：2倍E++++++++++----------直流供电方式：控制电流端串联次级绕阻叠加输出~交流供电方式：磁敏传感器应用3、霍尔电势的输出电路四端器件，输出电势：mV量级线性应用：比例放大器线性度好、低噪声放大器开关应用：射极跟随器灵敏度高、一般放大器磁敏传感器应用四、测量误差及补偿半导体固有特性半导体制造工艺缺陷零位误差温度误差A、B同一等位面：U0=0、电桥平衡A、B非同一等位面：U0=0、电桥不平衡电桥补偿原理：在阻值较大的桥臂上并联电阻Measuringerrorandcompensation1、零位误差及补偿Nullerror&compensation磁敏传感器应用（a）（b）（c）磁敏传感器应用2、温度误差及补偿电阻率、迁移率、载流子浓度：T霍尔元件内阻、霍尔电势：T霍尔效应集成电路技术开关信号磁敏传感器Temperatureerror&compensation五、霍尔开关集成传感器Hallswitchedintegratedsensor磁敏传感器应用1、结构及工作原理稳压材料：硅工艺：硅平面工艺提高灵敏度N型硅外延层很薄集成工艺工作原理：有磁场：VH，放大，整形：>开启阈值，高电平

VT导通，具有吸收电流的负载能力磁场减弱：VH减小，放大，整形：<关闭阈值，翻转，低电平，VT截止开状态关状态磁敏传感器应用2、工作特性1210864203、接口电路3020T外形应用电路——工作点“开”——释放点“关”——磁滞高

低，开状态低高，关状态磁敏传感器应用KK磁敏传感器应用4、磁场施加方式2.557.51012.51517.5200.100.090.080.070.060.050.040.030.020.010（1）磁铁轴心接近式两轴心方向重合2.557.51012.51517.5200.100.090.080.070.060.050.040.030.020.010（2）磁铁侧向滑近式两平面距离不变磁铁轴线与传感器平面垂直磁敏传感器应用02.557.5100.100.080.060.040.02

（3）采用磁力集中器增加

传感器的磁感应强度磁敏传感器应用六、霍尔线性集成传感器1、结构及工作原理输出电压与外加磁场强度呈线性比例关系构成：霍尔元件、放大器、稳压、电流放大输出级、失调调整、线性度调整稳压单端输出：SL3501T双端输出：SL3501M稳压Halllinearintegratedsensor磁敏传感器应用2、主要技术特性-0.3-0.2–0.100.10.20.35.64.63.62.61.6

SL3501T输出特性曲线0.040.080.120.160.200.240.280.322.52.01.51.00.50SL3501M输出特性曲线霍尔线性集成传感器的技术参数磁敏传感器应用七、霍尔传感器的应用磁场梯度越大，灵敏度越高磁场梯度越均匀，输出线性越好测量范围：1~2mmApplicationofHallsensor1、霍尔位移传感器磁敏传感器应用222、磁感应强度测量仪3、直流功率测量仪ASL3501M：霍尔线性集成传感器RP1：调整表头量程RP2：调零

C1：低通滤波测量上限：0.3TV磁敏传感器应用4、转速测量永磁体安装在轴端永磁体安装在轴侧磁敏传感器应用5、测量电流测量大直流电流（10kA）：电阻器分流霍尔元件测量电流：检测通电导线周围的磁场（1）导线旁测法简单、测量精度差、受外界干扰大（2）导线贯穿磁芯法环形铁芯集中磁力线，提高电流测量精度磁敏传感器应用256、测量表面覆盖层厚度铁磁性物质非磁性涂层0

123500400300200100磁敏传感器应用7、自动凭票供水装置控制电路磁敏传感器应用作业：自动凭票供水装置的控制电路设计控制电路磁敏传感器应用

磁敏电阻器Magneto-resistor一、磁阻效应——载流导体置于磁场中，其电阻随磁场而变化Magneto-resistiveeffect磁阻效应方程：温度恒定、弱磁场、只有电子导电——磁感应强度为B时的电阻率——零磁场下的电阻率——电子迁移率——磁感应强度式中，电阻率变化：电阻率相对变化：磁敏电阻：InSb、InAs磁敏传感器应用二、磁敏电阻的原理及特性1、原理磁敏传感器应用01234567891020

151051l/b=3l/b=1l/b=1/3科尔比诺圆盘2、结构——形状效应系数——电阻长度——电阻宽度磁敏传感器应用

-5-3-10135700

600

500

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300

200

100

020406080150100503、特性磁敏传感器应用

磁敏二极管和磁敏三极管PN结型的磁电转换元件I区：高阻本征区P、N：重掺杂区P-I-N结I区两侧处理：光滑：I面打毛：复合面（r面）一、磁敏二极管1、结构Magneto-diode磁敏传感器应用2、工作原理磁场H=0：少量电子和空穴在I区、r区复合正向磁场H+

：电子和空穴偏向r区，电流因复合增大而减小反向磁场H-：电子和空穴偏向I区，电流因复合减少而增大磁敏传感器应用13579根据某一电压下的电流值可确定磁场的大小和方向。

伏安特性3、主要技术特性及参数4、特点（1）灵敏度高：测量弱磁场（2）具有正反磁灵敏度（3）线性范围较窄磁敏传感器应用5、应用例：漏磁探伤仪显示仪表激励线圈放大器铁芯钢棒裂纹磁敏二极管探头钢棒：转动、磁化显示仪表激励线圈放大器铁芯钢棒磁敏二极管探头无损伤部分：闭合磁路、无泄漏磁通，无输出信号裂纹：泄漏磁通、