传感器4_5章磁敏传感器.ppt

1、传感器技术与应用机械08，2010，2011，第二学期，2011年3月，5月6日，磁传感器，半导体磁传感器：一种能将磁场强度参数转化为电参数的传感器。类型：霍尔传感器、磁敏电阻传感器、磁敏二极管、磁敏晶体管等。特点：可实现非接触检测，使用寿命长，可靠性高。从DC (0Hz)到高频(几十千兆赫)，其特性完全相同。它不仅可以测量运动磁场的强度，还可以测量静态磁场。该装置可以小型化和集成化。1。霍尔元件，霍尔电压形成的定性描述(一)当磁场为0时，电子在半导体中流动；当磁场不为零时，电子在洛伦兹力的作用下偏转；当电荷积累达到平衡时，电子流过。其次，磁阻是一种磁阻元件，其电阻随磁场而变化，也称为磁阻元件

2、。其理论基础是磁阻效应。1.工作原理磁阻效应：将载流导体(金属或半导体)置于外部磁场中，不仅会产生霍尔效应(电势或电场)，还会随着磁场改变电阻。这种现象成为磁阻效应，简称磁阻效应。作用机制：外部磁场改变了导体中载流子迁移的路径，从而减少了与外部电场方向相同的电流分量，这相当于电阻的增加。磁传感器，载流子迁移率，几何形状，物理磁阻效应，几何磁阻效应，电阻率的相对变化，电阻的相对变化，(1)物理磁阻效应。有两个载流子的材料通电后，电子和空穴的电流密度分别为jn。总电流密度j，当没有外磁场时，j=jn。当有一个外磁场h时，jn和jp向后偏转，jn和jp相当于增加。对于磁敏电阻材料，当材料中只有一个载

3、流子时，磁阻效应几乎可以忽略，此时霍尔效应更加强烈。在既有电子又有空穴的材料中(如锑化铟)，磁阻效应非常强。通常，n型锑化铟和锑化铟半导体材料被用作磁阻器件。(2)几何磁电阻效应，当没有外磁场时，电流密度矢量J与电场一致，当有外磁场时，J与合成电场方向有夹角。在电极处，合成电场E垂直于金属电极表面，并且偏转发生在电极附近，这通过缩短电流路径L、增加电极长度W以及减薄通过薄膜技术在衬底上制成的磁阻材料d (a)来增加磁阻效应，该磁阻材料d(a)是典型的(b)矩形磁阻元件，横向宽度W比纵向长度L大40倍，以及(c)W(L)的平面器件串联连接以形成栅极磁阻器件。在没有横向霍尔电场和电势的情况下，磁电

4、阻的变化更加明显。栅磁阻器件，许多平行等间距的金属条(即短路栅)是在LW矩形磁阻材料上制成的，这相当于许多平条磁阻串联。零场电阻约为100，有100多个栅金属条。栅极磁阻器件不仅增加了零磁场的电阻值，还提高了磁阻器件的灵敏度。磁阻传感器使用磁阻效应角度传感器。测量原理是输出电压与磁场的角度成正比。因为电阻没有极性，它只与磁场强度的绝对值成正比。磁极每旋转180度，某一位置的磁敏电阻阻值变化一个周期，两个180度的磁敏电阻A和D同步变化。r与A和D相差90度，而磁敏电阻B和C排列成180度，即C和A，D正好与r相反。磁阻传感器采用磁阻效应角度传感器，并有四个磁传感器，UZZ900信号调理芯片，K

5、MZ41传感器：它包含8个MRs形成两组电桥，两组磁阻的排列与磁场相差45度，两组电桥输出电压相差90度。KMZ41传感器：可实现辨向功能、两组电桥呈45度差分布，输出信号相差90度。转速传感器，传感器及调理电路，安装，工作原理输出方波频率信号，3。磁敏二极管(SMD)，工作原理，在高阻半导体芯片(本征型一)的两端制作两个P电极和N电极，均为重掺杂区。I区长度长，I区一侧光滑，另一侧粗糙，粗糙的表面容易使电子-空穴对复合而消失，变成r。大量电子从N区注入I区，没有磁场，电子和空穴的运行方向不偏转。磁敏二极管加直流电压。当磁场方向使电子和空穴向R平面偏转时，载流子对由于复合而消失，这大大减少了I

6、区载流子的数量。电子管的外部电阻增加，电流减小，压降增加。当磁场方向使电子和空穴向光滑表面偏转时，复合率降低，外表面现在是电阻。随着电流的增加，电压降降低，U0，磁敏二极管的伏安特性，以及在给定磁场下磁敏二极管两端的正向偏置和通过它的电流之间的关系曲线。在一定条件下，磁敏二极管的输出电压变化u与外加磁场的关系、磁敏二极管的磁电特性、正向和反向磁敏曲线是对称的，在弱磁场下具有良好的线性。与其他磁敏器件相比，磁敏二极管具有以下特点：(1)灵敏度高，比霍尔元件高数百甚至数千倍，电路简单，成本低。(2)灵敏度与磁场的线性范围较窄，但在弱磁场下具有良好的线性。(3)磁敏二极管具有正负磁敏性，可用于检测交流和DC磁场，特别适合测量弱磁场；它可以用作磁场触发的非接触开关。磁敏二极管2检测转子