會計學1磁電式傳感器22009已知某霍爾元件尺寸為長l=10mm，寬b=3.5mm，厚d=1mm。沿l方向通以電流I=1.0mA，在垂直于b×l面方向上加均勻磁場B=0.3T，輸出霍爾電勢UH=6.55mV。求該霍爾元件的靈敏度系數KH和載流子濃度n是多少？UHbldIFLB第1頁/共30頁有一霍爾元件，其靈敏度KH=1.2mV/mA·kGs，把它放在一個梯度為5kGs/mm的磁場中，如果額定控制電流是20mA，設霍爾元件在平衡點附近作±0.1mm的擺動，問輸出電壓范圍為多少?第2頁/共30頁霍爾式位移傳感器將霍爾元件置于磁場中，左半部磁場方向向上，右半部磁場方向向下，從a端通人電流I，根據霍爾效應，左半部產生霍爾電勢VH1，右半部產生露爾電勢VH2，其方向相反。因此，c、d兩端電勢為VH1—VH2。如果霍爾元件在初始位置時VH1=VH2，則輸出為零；當改變磁極系統與霍爾元件的相對位置時，即可得到輸出電壓，其大小正比于位移量第3頁/共30頁輸入軸輸入軸霍爾傳感器（a）（b）霍爾式轉速傳感器第4頁/共30頁霍爾計數裝置霍爾開關傳感器絕緣板磁鐵NS+12VSL3051ASVT+VCR5RLR4R3R1R2計數器第5頁/共30頁4.1磁敏電阻傳感器磁阻效應：當一載流體置于磁場中，其電阻會隨著磁場而變化磁阻效應方程：在只有電子參與導電的簡單情況下磁敏電阻的靈敏度一般是非線性的，且受溫度影響較大第6頁/共30頁S級N級0.30.20.100.10.20.3R/Ω1000500B/T溫度（℃）020150504080100電阻（Ω）10060半導體磁阻元件的溫度特性不好。元件的電阻值在不大的溫度變化范圍內減小的很快。因此，在應用時，一般都要設計溫度補償電路。第7頁/共30頁4.2磁敏二極管和磁敏三極管磁敏二極管、三極管是繼霍爾元件和磁敏電阻之后發展起來的新型磁電轉換元件，它們具有磁靈敏度高，能識別磁場的極性、體積小、電路簡單等特點，因而日益得到重視，并在檢測、控制等方面得到應用

第8頁/共30頁4.2.1磁敏二極管+－（a）結構（b）符號P+N+I區r區P+-I結N+-I結第9頁/共30頁4.2.1磁敏二極管當磁敏二極管未受到外界磁場作用時，外加正向偏壓后，則有大量的空穴從P+-I結進入I區，同時也有大量電子從N+-I結進入I區。進入I區的空穴和電子大部分通過漂移和擴散運動到達對面的電極形成電流。少部分由于熱運動進入r區而復合P+N+I區r區第10頁/共30頁4.2.1磁敏二極管的結構原理P+N+I區r面H+P+-I結N+-I結第11頁/共30頁4.2.1磁敏二極管的工作原理P+N+I區r面H-P+-I結N+-I結第12頁/共30頁4.2.2磁敏二極管的主要特性伏安特性-0.2213579U/VI/mA00.2T0.15T0.1T0.05T-0.05T（a）531I/mA46810U/V-0.3-0.2-0.100.10.20.30.4（b）531I/mA481216U/V-0.100.10.40.30.2-0.3（c）-0.1T-0.15T-0.2T000鍺磁敏二極管硅磁敏二極管負阻現象第13頁/共30頁4.2.1磁敏二極管的主要特性磁電特性第14頁/共30頁4.2.1磁敏二極管的主要特性T/℃020400.20.40.60.81.0E=6VB=0.1T8060-20-5-4-3-2-1IΔUI/mAΔU/V溫度特性第15頁/共30頁4.2.1磁敏二極管的測量電路Rm1EU0Rm2RtEU0RmRm1Rm2Rm3Rm4EU0ERm1Rm2RLU0RL第16頁/共30頁4.2.2磁敏三極管的結構原理在弱P型或弱N型本征半導體上用合金法或擴散法制成發射極、基極和集電極。基區較長，有高復合速率的r區和本征I區。長基區分為運輸基區和復合基區bcecN+eH-H+bIrN+P+第17頁/共30頁磁敏三極管的工作原理當磁敏三極管末受 磁場作用時，由于 基區寬度大于載流 子有效擴散長度， 大部分載流子通過

e-I-b形成基極電流，少數載流子輸入到c極。因而形成基極電流大于集電極電流的情況，使β＜1N+N+eP+xIrbcy第18頁/共30頁磁敏三極管的工作原理

當受到正向磁場(H+)作用時，由于磁場的 作用，洛侖茲力使載流子偏向發射結的一 側，導致集電極電流顯著下降N+N+eP+xrbycI第19頁/共30頁磁敏三極管的工作原理當反向磁場(H-)作用時，在H-的作用下，載流子向集電極一側偏轉，使集電汲電流增大H-yN+N+eP+xIrbc第20頁/共30頁4.2.2磁敏三極管的主要特性伏安特性Ib=0Ib=5mA1.00.80.60.40.20246810Ic/mAIb=4mAIb=3mAIb=2mAIb=1mAUce/VIb=3mA,B=-1kG1.00.80.60.40.20246810Ic/mAIb=3mA,B=0Ib=3mA,B=1kG不受磁場作用時磁場為1kGs基極為3mA第21頁/共30頁4.2.2磁敏三極管的主要特性-3-2-112345B/0.1TΔIc/mA0.50.40.30.20.13BCM磁敏三極管的磁電特性第22頁/共30頁磁靈敏度第23頁/共30頁4.2.2磁敏三極管的主要特性第24頁/共30頁4.2.2溫度補償ECR1μAmAV1VmReR2對于硅磁敏三極管因其具有負溫度系數，可用正溫度系數的普通硅三極管來補償因溫度而產生的集電極電流的漂移第25頁/共30頁4.2.3溫度補償WVmU0EC鍺磁敏二極管電流隨溫度升高而增加的這一特性，使其作為硅磁敏三極管的負載，從而當溫度升高時，可補償硅磁敏三極管的負溫度漂移系數所引起的電流下降第26頁/共30頁4.2.3溫度補償U0W1RLVm1Vm2ECW2RLRe采用兩只特性一致、磁極相反的磁敏三極管組成的差動電路。這種電路既可以提高磁靈敏度，又能實現溫度補償，它是一種行之有效的溫度補償電路第27頁/共30頁磁敏