其他磁敏器件.pptx

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1、长江工程职业技术学院自动化教研室课题二其他磁敏器件任务：自动统计钢球生产个数装置电路的设计任务目标★熟悉磁敏电阻的原理，了解磁敏电阻的基本结构和特性参数；★熟悉磁敏二极管、磁敏三极管的结构、原理及特性；★利用磁敏器件设计一个自动统计小钢球生产个数的电路。长江工程职业技术学院自动化教研室磁敏电阻是利用磁电阻效应制成的磁敏元件，也称为MR传感器。所谓磁电阻效应是指某些材料的电阻值随磁场而变化的现象。磁电阻效应的大小与元件的迁移率和几何形状有关；前者称为物理磁电阻效应，后者称为几何磁电阻效应。按照所用感磁材料不同，

2、磁敏电阻有半导体材料构成的半导体磁敏电阻和金属材料构成的强磁性薄膜磁敏电阻。一、磁敏电阻长江工程职业技术学院自动化教研室无磁场时，元件的电流矢量一般呈直线状，当磁场垂直加在元件表面上时，由于霍尔电场和洛伦兹力的作用，电流矢量偏离合成电场方向θ角（霍尔角，如图7-20（c）所示），电流经过的路径就变长了，于是电阻值也相应地增加。其中的电流矢量随磁场而异，阻值也就随着磁场而变化，称为物理磁阻效应。为了使磁敏电阻的磁阻效应更为显著（即灵敏度高），必须选用载流子迁移率大的材料。1．半导体磁敏电阻磁阻效应示意图长江工程

3、职业技术学院自动化教研室2．强磁性薄膜磁敏电阻强磁性薄膜磁敏电阻是基于强磁性磁敏效应的，这种效应的基本特征是在电流方向平行磁化方向（外部磁场方向）时材料的电阻率与在电流方向垂直磁化方向时的电阻率不同，即因强磁材料的磁化方向与电流方向夹角不同，其阻值有所不同。此现象称为磁各向异性效应（简称AMR）。如图7-22所示，若沿着一条长而薄的铁磁合金（铁镍合金）带的长度方向加一个电流，在沿薄片垂直电流的方向施加一个磁场，合金带自身的阻值会发生变化。磁化方向平行于电流方向时强磁性薄膜磁敏电阻阻值最大，磁化方向垂直于电流方

4、向时强磁性薄膜磁敏电阻阻值最小。强磁性磁敏效应示意图长江工程职业技术学院自动化教研室（1）灵敏度KRB/R0的比值称为磁敏电阻的灵敏度。R0为无磁场时元件的阻值，RB是磁场强度为B时的电阻值。有的厂家也用在一定磁场强度下的电阻变化率来表示。（2）磁阻特性曲线（B-R特性）某型号磁敏电阻的电阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图7-24所示。磁敏元件的电阻值与磁场的极性无关，只随磁场强度的增加而增加。（3）温度系数温度每变化1℃时，磁敏电阻的相对变化（%/℃）称为温度系数。为了补偿磁敏电阻的温度特性，可以采用两个磁

5、敏电阻串联，用分压输出，可大大改善元件的温度特性。3．磁敏电阻的主要特性长江工程职业技术学院自动化教研室图7-24磁阻特性曲线长江工程职业技术学院自动化教研室二、磁敏二极管与磁敏三极管磁敏二极管和磁敏三极管具有响应快、无触点、输出功率大及性能稳定等特点，有很高的灵敏度，可以在较弱的磁场条件下获得较大的输出电压，这是霍尔元件和磁敏电阻所不及的。它不但能检测出磁场大小，并且能测出磁场方向，体积小、测试电路简单，所以特别适合制作无触点开关、小量程高斯计、漏磁测量仪、磁力探伤仪等仪器和仪表。1．磁敏二极管（1）磁敏二

6、极管的结构和工作原理磁敏二极管是一种电阻值随磁场强度的大小和方向均改变的结型二端磁敏元件。长江工程职业技术学院自动化教研室图7-26磁敏二极管的结构与符号高复合区本征区低复合面长江工程职业技术学院自动化教研室磁敏二极管是采用电子空穴双重注入效应及复合效应原理工作的。当加上正向电压时，二极管的阻值将随磁场的大小和方向而改变，并且随着磁场大小和方向的变化可产生正/负输出电压的变化，利用这一点可以判别磁场方向。若在磁敏二极管上加上反向电压，仅有微小电流流过，并且几乎与磁场无关，两端的电压也不会因受到磁场作用而有任何

7、改变。因此磁敏二极管只能在正向电压下工作。图7-27磁敏二极管工作原理图长江工程职业技术学院自动化教研室（2）磁敏二极管的主要技术参数①灵敏度。灵敏度是指在恒定电压（6V）作用下，磁感应强度由B=0变为B=±0.1T时所引起的磁敏二极管工作电流的相对变化量，即电流相对灵敏度电流绝对灵敏度电压相对灵敏度电流恒定（I=3mA）长江工程职业技术学院自动化教研室②磁电特性。磁敏二极管的磁电特性是指在一定条件下，磁敏二极管的输出电压变化量与外加磁场的关系，其特性曲线如图7-28所示。在弱磁场及一定的工作电流下，曲线有较

8、好的线性，在强磁场下则呈非线性。电压绝对灵敏度③伏安特性。伏安特性是指在给定磁场下磁敏二极管两端正向偏压和其中通过的电流关系。如图7-29所示是磁敏二极管在不同磁感应强度时的伏安特性曲线。由曲线可见，通过磁敏二极管的电流越大，则在一定磁场强度下输出电压越大，磁灵敏度越高。图7-28图7-29长江工程职业技术学院自动化教研室④温度特性。磁敏二极管的温度特性是指在标准测试条件下，其输出电压的变化量ΔU随