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1、4仪表技术与传感器2003年一种检测弱电流的半导体磁阻式电流传感器王冰,黄钊洪,周冬跃(华南师范大学华南量子电子学研究所,广东广州510631)摘要:为了检测微弱电流,设计了一种适用于信号处理电路的InSb-In共晶体磁阻元件(MR)制成的半导体薄膜磁阻型电流传感器(MRCS)。此种电流传感器是用同时改变两个InSb-In磁阻元件阻值的途径来实现这一目的的,它取消了大容量的耦合电容,可缩小体积和改善频率特性。经计算选择特定的电路参数,使得电路输出信号与引起磁阻改变的微弱电流产生的磁场成正比关系,从而实现了微弱电流信号的检测。通过实验研
2、究了此种电流传感器的工作特性,其通频带为7～1800Hz,被检测的弱电流信号可低至10mA,并且温漂得到良好的抑制,继而从理论上对其进行了分析。关键词:磁阻效应;电流传感器;工作特性中图分类号:TM131.4.1文献标识码:A文章编号:1002-1841(2003)03-0004-03SemiconductingMagnetoresistiveCurrentSensorforDetectingWeakCurrentWangBing,HuangZhaohong,ZhouDongyue(SouthChinaInstituteofQuant
3、umElectronicsofSCNU,Guangzhou510631)Abstract:Asemiconductingmagnetoresistivecurrentsensor(MRCS)madeofaInsb-Ineutecticmagnetoresistor(MR)wasdesignedandusedinasignal-processingcircuittodetectingweakcurrent.Cancellingoutthecapaciouscou2plingcapacitancetoreducevolumeandimpr
4、ovethefrequencycharacteristics,thecurrentsensorsimultaneouslychangedtwoInsb-Inmagnetoresistorstodothis.Parametersweredeterminedfromcalculationsfromwhichtheoutputwaspro2portionaltothemagneticinductionthatwasmadebyweaksignalandchangedthemagnetoresistorssothattheDCbiaswasc
5、ancelledout,whichmeanttheoutputwasproportionaltotheweakcurrent.Theexperimentshavebeendone,throughwhichtheoperatingcharacteristicofthiscurrentsensorwasstudiedandanalyzedintermoftheory.Thefrequencypassbandisfrom7to1800Hz,thedetectedweakcurrentissolowthatitcanbenearto10mA,
6、andthetemperaturedriftingiseffectivelyrestrained.KeyWords:MagnetsistorsEffect;CurrentSensor;OperationCharacteristic1引言言,对于两种载流子(电子和空穴)的迁移率十分悬殊采用锑化铟-铟(InSb-In)磁阻元件(MR)制成的半导体材料,其中迁移率较大的一种载流子引起的[1]电阻变化可表示为[2]的电流传感器(MRCS),它在保留霍尔电流传感器22的优良特性的同时,又具有结构简单、体积小巧、价格(ρ-ρ)/ρ=Δρ/ρ=0.
7、275μBB000低廉和易于大批量生产等优点。为了检测弱电流,设式中:ρ和ρ分别为磁感应强度为B和0时的电阻率;0计了电流传感器,它是用同时改变两个InSb-In磁阻μ为该种载流子的迁移率。元件阻值的途径来实现这一目的的,它取消了大容量此外,对于主体材料一定的半导体磁敏电阻,它们的耦合电容,可缩小体积和改善频率特性。的形状会对磁阻效应有很大的影响,这称为几何磁阻2InSb-In磁阻薄膜的特性效应。磁阻效应是指材料电阻随外加磁场的大小而变3InSb-In磁阻型电流传感器的结构化。半导体磁敏材料受到与电流方向相垂直方向的磁这种MRCS的结
8、构如图1所示。它主要由导线、场作用时,由于洛仑兹力的作用,载流子流动的方向发绝缘基片、InSb-In磁阻元件MR1和MR2、永磁体和生改变,使路径加长,从而阻值增大了。磁阻效应分为5个引脚组成,另外加上起屏蔽和保护作用的
