欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:36855773
大小:1.40 MB
页数:107页
时间:2019-05-16
《传感器与智能检测技术8》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、传感器与智能检测技术第八章磁场与成分参数检测8.1磁敏传感器磁敏二极管和磁敏三极管一、磁敏二极管1.结构I为高阻半导体,形成P-I-N结2磁敏传感器2、工作原理(1)电子—空穴复合原理:光滑面合少,粗糙面复合多r面+(2)当H=0,通过I区形成电流P+N——少量复合I(3)当H+≠0,由于F的作用,r面+电子与空穴偏向r区迅速复P+NI合,电流减小。+H3磁敏传感器r面(4)当H-≠0,由于F的作用,P++N电子与空穴偏向I区,复合I减小,电流变大。H-H电流的大小受磁场的控制,从而实现磁电转换。3、磁电特性即磁敏二极管输出的电压变化与外加磁场的关系a单只使用:正向磁灵敏度>反向b
2、互补使用:正、反向磁灵敏度曲线对称4磁敏传感器ΔU+(V)1.61.42.011.60.61.20.2-2-1.5-1-0.5O0.511.620.8020.2B(0B(01T).1T)0.40.6ΔU-(V)-1.51.5O1-2.0-1.00.52.00.40.81.41.61.2(a)(b)1)灵敏度高,比霍尔元件高几百乃至上千特倍,线路简单,成本低适宜测弱磁场;点2)具有正反磁灵敏度,可用作无触点开关;5磁敏传感器不足与霍尔元件比较,线性范围窄。同样受温度之处影响大,在使用时需进行温度补偿。二、磁敏三极管1、工作原理c未加磁场时:y+复合基区N+基区宽度>载流子有效扩展宽度
3、PbIc输运基区x<1+NrIbe6磁敏传感器yc++HN+受到正向磁场作用:PbIcx+Nreyc--N+H受到反向磁场作用:+PbIcx+Nre利用磁场H+(或H-)的作用下,I出现明显变化,C以此测量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。7磁敏传感器2.特性:磁电特性:在弱磁场作用下,接近一条直线。8磁敏传感器伏安特性特点:与磁敏二极管比较,有更高的灵敏度,但在使用时同样需要进行温度补偿,通常接成差分互补电路。9磁敏传感器E温度引起的集电极电流漂移cImAeVm方¾正温度系数的普通硅V1I三极管e案ReμA¾负温度系数的磁敏三一极管10磁敏传感器方案二ER=2.5WRPU¾利用锗
4、磁敏二极管随0Vm温度升高而电流增加¾磁敏三极管温漂所引E起的电流下降方案三VmVm12¾磁极性相反的磁敏RP1RPRR2三极管LL¾差分电路118.2磁场测量¢电磁感应法测量磁场ß冲击法ß磁通表法¢磁通门磁强计测量磁场¢霍尔效应测量磁场¢核磁共振法测量磁场128.3气体成分检测¢导热式气体分析仪¢热磁式气体分析仪¢红外线气体分析仪138.4气敏传感器利用半导体与气体接触后其特性发生变化的机理,把被测气体的成分浓度等信息转换为电信号,由气敏元件与测量电路组成,气敏元件有表面控制型和体控制型,以物理特性分电阻型和非电阻型等。用半导体气敏元件组成的气敏传感器主要用于工业上天然气、煤气、
5、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制,气敏元件是以化学物质的成分为检测参数的化学敏感元件。14气敏传感器材料:利用陶瓷工艺制成的金属氧化物的半导体材料。简称半导瓷。结构:⑴烧结型元件制作简单,是一种最普通的结构形式15气敏传感器⑵薄膜型元件元件差异性大石英16气敏传感器⑶厚膜型元件特性好、成本低、可批量生产。一、气敏电阻(电阻型)1.工作原理(表面控制型)被测气体使半导体载流子增多或减少而引起半导体电阻率变化。17气敏传感器以半导体陶瓷材料(SnO)为例,N型半导体2①先在大气中加热阻值急剧下降,后上升,达到稳定。②通过被测气体氧化性气体(O,NO)2X
6、吸取元件中电子,稳定使电阻值增加。元件加热状态Ωk100氧化性气体/③还原性气体(H,CO)R2阻向元件释放电子,50电使电阻值下降。件还原性气体元524大气中被测气体中时间t/min18气敏传感器2.测量电路QM-N50~10v直流电源供电直流稳UH压电源测出电阻的变化RLUURURLU=CLCRLR+RLsR—负载电阻的电阻值LR—气敏电阻的电阻值SU—测试回路供电电压CU—加热回路供电电压H19气敏传感器交流电源供电交流电源URLURL供电UC测出电阻的变化HURCLU=RLR+RLsR—负载电阻的电阻值LR—气敏电阻的电阻值SU—测试回路供电电压CU—加热回路供电电压H20
7、气敏传感器气敏电阻测量电路加热器S2RP4RPRP调整加热电流4:RR1XRP和RP电桥零点32:x的粗调和微调气敏元件↑MRP表头灵敏度的调RRP1:2RP23节电阻RP1SE1二、非电阻型气敏器件利用MOS二极管管容的电容—电压特性的变化以及MOSFET的阀值电压的变化等特性而制成的气敏元件。21气敏传感器1.MOS二极管气敏元件C固定不变,C是外加电压的函数。aS由于钯P对氢气特别敏感,当吸附H以后,使d2P的功数降低,导致MOS管的C-V特性向负偏压方向d平移
此文档下载收益归作者所有