第五章磁敏传感器
5.3.3 磁敏电阻的应用 ❖ 电机转速测量电路
图 5-35 采用磁敏电阻测量电机转速电路
第五章磁敏传感器
5.4 结型磁敏器件
1
磁敏二极管
2
磁敏三极管
第五章磁敏传感器
5.4.1 磁敏二极管 ❖ 磁敏二极管的工作原理 ❖ 磁敏二极管的主要特征 ❖ 磁敏二极管的温度补偿电路 ❖ 磁敏二极管的应用举例
图 5-20 单端输出特性
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
图 5-21 双端输出特性
第五章磁敏传感器
5.2.9 霍尔式传感器的应用 ❖ 微位移和压力的测量
图 5-22 霍尔式传感器结构原理图 1-弹簧管；2-磁铁，3-霍尔片
第五章磁敏传感器
5.2.9 霍尔式传感器的应用
图 5-23 霍尔加速度传感器结构原理图
4
霍尔元件基本特性
5
霍尔元件的电磁特性
6 霍尔元件不等位电势补偿
7
霍尔元件温度补偿
8
霍尔集成电路
霍第五尔章式磁敏传传感感器 器的应用
5.2 霍尔元件
图 5-2 霍尔实验
❖ f1 =ev×B
式中: e—电子电荷; v—电子运动平均速度; B——磁场的磁感应强度
第五章磁敏传感器
5.2 霍尔元件
b d
图 5-5 UH随x的变化曲线
第五章磁敏传感器
5.2.3 霍尔元件基本结构
❖ 霍尔元件基本结构
图 5-6 霍尔元件的基本结构
第五章磁敏传感器
5.2.4 霍尔元件基本特性
❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ 乘积灵敏度K ❖ 磁灵敏度SB:
第五章磁敏传感器
5.2.5 系(即UH—I特性)。
5（a）7
第五章磁敏传感器
5.3.2 磁阻元件 ❖ 磁敏电阻的温度补偿
图 5-31磁阻和温度的关系
图 5-32差动式元件温度补偿
第五章磁敏传感器
5.3.3 磁敏电阻的应用 ❖ 非接触式交流电流监视器
图 5-33 非接触式交流电流监视器电路
第五章磁敏传感器
5.3.3 磁敏电阻的应用
图 5-34 用MS-F06测量交流电流
❖ 元件的输入或输出电阻与磁场之间的关系(即R一 B特性)
图 5-9 霍尔元件的输入（或输出）电阻与磁场关系曲线
第五章磁敏传感器
5.2.6 霍尔元件不等位电势补偿
图 5-10 不等位电势补偿电路
第五章磁敏传感器
5.2.7 霍尔元件温度补偿
❖ 霍尔元件输入电阻温度补偿 ❖ 霍尔元件灵敏系数KH温度补偿
N 电流
复合区 H=0
（b） P
i
H+
N 电流
（c）
P
i
H-
N 电流
图 5-37 磁敏二极管的工作原理示意图
第五章磁敏传感器
5.4.1.2 磁敏二极管的主要特征
❖ 伏安特性
I/mA
2
-0.2T -0.15T -0.1T
-0.05T
0
0.05T
0.1T 0.15T 0.2T
I/mA
5 3 1
0 13
5.3.1 磁阻效应
图 5-26 不同形状样品磁电阻效应图
（a）长方形（l＞＞w）(b) 长方形（l≤w）（c）科比诺圆盘
第五章磁敏传感器
5.3.2 磁阻元件 ❖ 长方形磁敏电阻元件 ❖ 栅格磁敏电阻一高灵敏电阻 ❖ 科宾诺元件 ❖ Insb—Nisb共晶磁阻元件
图 5-30 Insb—Nisb共晶磁阻元件
图 5-7 电流I与霍尔电势UH关系曲线
第五章磁敏传感器
5.2.5 霍尔元件基本特性
❖ 霍尔输出电势与直流控制电压之间的关系(即UH 一V特性)
❖ 霍尔输出与磁场(恒定或交变)之间的关系(即UH一 B特性)
图 5-8 霍尔元件的开路输出与磁感应强度关系曲线
第五章磁敏传感器
5.2.5 霍尔元件基本特性
B
－－ －－ － － － －
fl
fE
EH I
＋ ＋＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋
l
图 5-3 霍尔效应
第五章磁敏传感器
5.2.2 影响霍尔效应的因素
❖ 磁场与元件法线的夹角 ❖ 元件的几何形状
图 5-4 元件尺寸l/b与f(l/b)的关系曲线
第五章磁敏传感器
5.2.2 影响霍尔效应的因素
❖ 控制电极对UH的短路作用
第五章磁敏传感器
5.4.1.1 磁敏二极管的工作原理 ❖ 磁敏二极管的结构
N+区
电流
i区 p+区
H（a）
r区 H+
+ （b）
图 5-36 磁敏二极管的结构和电路符号
(a)结构;
(b)电路符号
第五章磁敏传感器
5.4.1.1 磁敏二极管的工作原理
❖ 磁敏二极管的工作原理
孔穴
（a）
P →→→ i
电子
←←←
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
图 5-15 开关型霍尔集成传感器的外形及典型接口电路
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
➢ 开关型霍尔集成传感器的工作特性
图 5-16 霍尔开关集成传感器的工作特性曲线
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
图 5-17 双稳态型传感器的工作特性曲线
❖ 磁场的测量
第五章磁敏传感器
5.3 半导体磁阻器件
1
磁阻效应
2
磁阻元件
3
磁敏电阻的应用
第五章磁敏传感器
5.3.1 磁阻效应 ❖ 物理磁阻效应 ❖ 几何磁阻效应
图 5-24 几何磁阻效应实验结果
第五章磁敏传感器
❖ 作用机理
5.3.1 磁阻效应
图 5-25 两种载流子的磁电阻效应图
第五章磁敏传感器
➢ 热敏电阻补偿法
图 5-11 恒流温度补偿电路
第五章磁敏传感器
5.2.7 霍尔元件温度补偿
➢ 双霍尔元件补偿法
❖ 霍尔元件输出电阻的温度补偿
图 5-13 霍尔元件的输出电阻对测量的影响
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
❖ 开关型霍尔集成传感器
➢ 开关型霍尔集成传感器的结构及工作原理
图 5-14 开关型霍尔集成传感器的内部电路及框图
第5章 磁敏传感器
5.1
概述
5.2
5.3
半导体磁阻器件
5.4
结型磁敏器件
5.5 铁磁性金属薄膜磁阻元件
5.6
压磁式传感器
5.7
新型磁传感器
第五章磁敏传感器
▪ 霍尔元件
5.1 概述
▪ 强磁体薄膜磁阻器件
▪ 半导体磁阻器件
第五章磁敏传感器
5.2 霍尔元件
1
霍尔效应
2 影响霍尔效应的因素
3
霍尔元件基本结构
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
❖ 霍尔线性集成传感器
➢ 霍尔线性集成传感器的结构和工作原理
图 5-18 单端输出线性霍尔集成传感器
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
图 5-19 双端输出线性霍尔集成传感器
第五章磁敏传感器
5.2.8 霍尔集成电路
➢ 霍尔线性集成传感器的结构和工作原理