cP22第四章[5磁敏傳感器]lpj1.ppt_第1頁
cP22第四章[5磁敏傳感器]lpj1.ppt_第2頁
cP22第四章[5磁敏傳感器]lpj1.ppt_第3頁
cP22第四章[5磁敏傳感器]lpj1.ppt_第4頁
cP22第四章[5磁敏傳感器]lpj1.ppt_第5頁
已閱讀5頁,還剩17頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1,第五節(jié) 磁敏傳感器,一、霍爾元件,霍爾效應(yīng)將導(dǎo)電體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中,如果在a、b端通以電流I,則在c、d端就會(huì)出現(xiàn)電位差。,霍爾效應(yīng)原理:在磁感強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中,電荷為q、運(yùn)動(dòng)速度為 的帶電粒子,所受的磁場(chǎng)力洛侖茲力,為,2,霍爾電勢(shì)UH為, 霍爾元件一般由鍺(Ge)、銻化銦(InSb)等半導(dǎo)體材料制成?;魻栐苫魻柶?、四根引線和殼體組成,如圖示。將霍爾片、穩(wěn)壓電源、溫度補(bǔ)償電路和信號(hào)處理電路集成在同一個(gè)芯片上,即構(gòu)成線性霍爾傳感器。,3, 霍爾傳感器有單端輸出和雙端輸出(差動(dòng)輸出)兩種電路。, 開關(guān)型霍爾傳感器:由霍爾元件、放大器、施密特整形電路和集電極開路輸出等部分組成。,4,關(guān)于施密特觸發(fā)器,施密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn):, 施密特觸發(fā)器屬于電平觸發(fā)器件,適用于緩慢變化的信號(hào),當(dāng)輸入信號(hào)達(dá)到某一定電壓值時(shí),輸出電壓會(huì)發(fā)生突變。, 電路有兩個(gè)閾值電壓。 輸入信號(hào)增加和減少時(shí),電路的閾值電壓不同,電路具有如下圖所示的傳輸特性 。,5,門電路組成的施密特觸發(fā)器,vI1,6,霍爾傳感器應(yīng)用,1)直流無刷電機(jī)的位置傳感器,檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置,以 實(shí)現(xiàn)換向,S,7,2)測(cè)轉(zhuǎn)角,8,2)測(cè)轉(zhuǎn)角,9,3)電流傳感器/鉗形表,當(dāng)電流流過導(dǎo)線時(shí),將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)大小與流過導(dǎo)線的電流大小成正比,這一磁場(chǎng)可以通過軟磁材料來聚集,然后用霍爾器件進(jìn)行檢測(cè)。,10,葉片和齒輪位置傳感器,4)葉片和齒輪位置傳感器,11,5)汽車速度測(cè)量,12,1一軸 2一外殼 3電路 4一定子 5線圈 6一霍爾元件 7一永磁轉(zhuǎn)子,6)電動(dòng)自行車/霍爾電機(jī),13,7)鐵磁材料裂紋檢測(cè),14,案例:輸油管檢測(cè)用管道豬(Pigging),15,霍爾元件可以用來測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度、位移、力、速度、角度等。其特點(diǎn)是體積小、使用間便、無接觸測(cè)量,但受溫度影響較大,在做精密測(cè)量時(shí)應(yīng)作溫度補(bǔ)償。,二、磁敏電阻, 磁阻效應(yīng)當(dāng)一載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中時(shí),其電阻會(huì)隨磁場(chǎng)而變化。磁敏電阻就是基于磁阻效應(yīng)工作的。, 磁阻效應(yīng)是伴隨霍爾效應(yīng)同時(shí)發(fā)生的一種物理現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)后,其從一個(gè)電極到另一個(gè)電極所經(jīng)過的途徑,要比無磁場(chǎng)作用時(shí)所經(jīng)過的途徑長(zhǎng)些,因此增加了電阻率。, 磁阻效應(yīng)與半導(dǎo)體材料的遷移率,幾何形狀有關(guān)。一般遷移率愈高,元件的長(zhǎng)寬比愈小,磁阻效應(yīng)愈大。, 制造磁敏電阻的材料:銻化銦(InSb),砷化銦(InAs)等。,16, 磁電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn),處于磁場(chǎng)中的磁阻器件和一個(gè)外接電阻串聯(lián),接在恒流源的分壓電路中,通過對(duì)R的調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)磁阻器件中電流的大小,電壓表聯(lián)接1或2可以分別監(jiān)測(cè)外接電阻的電壓和磁阻器件的電壓。, 實(shí)用的磁敏電阻在無磁場(chǎng)時(shí)的初始電阻值R0可達(dá)幾百歐姆,在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T時(shí),其阻值RB與R0的比值可高達(dá)12左右。,17, 磁敏電阻是兩端器件,使用方便,但受溫度影響很大,制作工藝難度大,應(yīng)用受到限制。,三、磁敏管,1 磁敏二極管,(1)磁敏二極管的結(jié)構(gòu) 有硅磁敏二級(jí)管和鍺磁敏二級(jí)管兩種。與普通二極管區(qū)別:普通二極管PN結(jié)的基區(qū)很短,以避免載流子在基區(qū)里復(fù)合,磁敏二級(jí)管的PN結(jié)卻有很長(zhǎng)的基區(qū),大于載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度,但基區(qū)是由接近本征半導(dǎo)體的高阻材料構(gòu)成的。一般鍺磁敏二級(jí)管用=40cm左右的P型或N型單晶做基區(qū)(鍺本征半導(dǎo)體的=50cm),在它的兩端有P型和N型鍺,并引出,若代表長(zhǎng)基區(qū),則其PN結(jié)實(shí)際上是由P結(jié)和N結(jié)共同組成。 以2ACM1A為例,磁敏二級(jí)管的結(jié)構(gòu)是P+IN+型。,18,磁敏二極管 (a)結(jié)構(gòu) (b)電路符號(hào),在高純度鍺半導(dǎo)體的兩端用合金法制成高摻雜的P型和N型兩個(gè)區(qū)域,并在本征區(qū)(I)區(qū)的一個(gè)側(cè)面上,設(shè)置高復(fù)合區(qū)(利用噴砂打毛,形成粗糙的表面,稱為r面。由于粗糙的表面處容易使電子空穴對(duì)復(fù)合而消失,故r面是高復(fù)合區(qū), 也稱為r區(qū)),而與r區(qū)相對(duì)的另一側(cè)面,保持為光滑無復(fù)合表面。這就構(gòu)成了磁敏二極管的管芯,其結(jié)構(gòu)如圖。,19,(2)磁敏二極管的工作原理,當(dāng)磁敏二極管外加正向偏壓,即P區(qū)接電源正極,將有大量空穴從P區(qū)注入到I區(qū)。若將其放入磁場(chǎng)中,則注入的空穴和電子都要受到洛侖茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)磁場(chǎng)方向使空穴,電子向r面偏轉(zhuǎn)時(shí),它們將大量復(fù)合,因而電流很??;當(dāng)磁場(chǎng)方向使空穴,電子向光滑面偏轉(zhuǎn)時(shí),它們的復(fù)合率變小,電流就大。故可根據(jù)某一偏壓下的電流值來確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和磁場(chǎng)方向。,當(dāng)磁敏二極管反向偏置時(shí),在r區(qū)僅流過很微小的電流,顯得幾乎與磁場(chǎng)無關(guān)。因而二極管兩端電壓不會(huì)因受到磁場(chǎng)作用而有任何改變。,20,磁敏二極管優(yōu)點(diǎn):1)靈敏度高,約為霍爾元件的數(shù)百甚至上千倍;2)可識(shí)別磁場(chǎng)方向,且線路簡(jiǎn)單,功耗小。 缺點(diǎn):靈敏度與磁場(chǎng)關(guān)系呈線性的范圍比較窄,且受溫度影 響大。,2 磁敏三極管,(1)磁敏三極管的結(jié)構(gòu),在弱P型或弱N型本征半導(dǎo)體上用合金法或擴(kuò)散法形成發(fā)射極、基極和集電極?;鶇^(qū)較長(zhǎng)?;鶇^(qū)結(jié)構(gòu)類似磁敏二極管,有高復(fù)合速率的r區(qū)和本征I區(qū)。長(zhǎng)基區(qū)分為運(yùn)輸基區(qū)和復(fù)合基區(qū)。,21,當(dāng)磁敏三極管末受磁場(chǎng)作用時(shí),由于基區(qū)寬度大于載流子有效擴(kuò)散長(zhǎng)度,大部分載流子通過e-I-b形成基極電流,少數(shù)載流子輸入到c極。因而形成基極電流大于集電極電流的情況,使l。,(1)磁敏三極管工作原理,22,由此可知、磁敏三極管在正、反向磁場(chǎng)作用下,其集電極電流出現(xiàn)明顯變化。這樣就可以利用磁敏三極

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論