最新其他磁敏器件教学讲义ppt.ppt

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1、其他磁敏器件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，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

2、）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

3、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

4、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

5、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

6、的变化量ΔU随温度变化的规律。图7-30所示为磁敏二极管的温度特性曲线，温度越高，工作电压和灵敏度均下降得越多。图7-30磁敏二极管的温度特性曲线长江工程职业技术学院自动化教研室（3）应用实例位移测量：利用两个磁敏二极管可以组成差动输出式位移传感器，其结构及电路如图7-31所示。导磁板放置在两个磁敏二极管的中间，当导磁板向右或向左移动时，磁敏二极管VD2和VD1因离导磁板距离发生变化，导致其电阻的改变，电桥失去平衡，输出与位移成比例的信号。测量出电信号，就可以计算出位移量。图7-31位移传感器电路长江工程

7、职业技术学院自动化教研室2．磁敏三极管（1）磁敏三极管的结构和工作原理图7-32所示为NPN型磁敏三极管的结构和电路符号。磁敏三极管有两个PN结，其中发射极e和基极b之间的PN结是长基区二极管，在长基区i区的侧面设置一高复合区（r区）。长江工程职业技术学院自动化教研室图7-33磁敏三极管的工作原理当磁敏三极管未受磁场作用时，由于基区宽度大于载流子有效扩散长度，大部分载流子通过e-I-b形成基极电流，少数载流子输入到c极。因而形成基极电流大于集电极电流的情况，使β＜l。当受到正向磁场(B+)作用时，由于磁场

8、的作用，洛仑兹力使载流子偏向发射结的一侧，导致集电极电流显著下降，当反向磁场(B-)作用时，在B-的作用下，载流子向集电极一侧偏转，使集电极电流增大。长江工程职业技术学院自动化教研室综上所述，磁敏三极管工作原理与磁敏二极管完全相同。无外界磁场作用时，由于i区较长，在横向电场作用下，发射极电流大部分形成基极电流，小部分形成集电极电流。在正向或反向磁场作用下，会引起集电极电流的减小或增加，即三极管的β值是随磁场变化而变化的。因此，