傳感器原理與應(yīng)用 第7章 磁敏式傳感器

1、 第七章 半導(dǎo)體 磁敏傳感器共八十四頁(yè)簡(jiǎn) 介磁敏式傳感器都是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴隨磁場(chǎng)改變其運(yùn)動(dòng)(yndng)方向這一特性而制成。按其結(jié)構(gòu)可分為體型和結(jié)型兩大類。體型的有霍爾傳感器，其主要材料InSb(銻化銦)、InAs（砷化銦）、Ge（鍺）、Si、GaAs等和磁敏電阻InSb、InAs。結(jié)型的有磁敏二極管Ge、Si，磁敏三極管Si應(yīng)用范圍可分為(fn wi)模擬用途和數(shù)字用途。共八十四頁(yè)7.1 霍爾傳感器 7.1.1 霍爾效應(yīng)(xioyng)共八十四頁(yè)7.1 霍爾傳感器 7.1.1 霍爾效應(yīng)(xioyng)共八十四頁(yè)圖7-1 霍爾效應(yīng)(xioyng)UHbldIFLFEvB7.1

2、 霍爾傳感器 7.1.1 霍爾效應(yīng)(xioyng)共八十四頁(yè)所以(suy)，霍爾電壓UH可表示為 UH = EH b = vBb (7-3)設(shè)霍爾元件(yunjin)為N型半導(dǎo)體，當(dāng)它通電流I時(shí) FL = qvB (7-1)當(dāng)電場(chǎng)力與洛侖茲力相等時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)有 qEH=qvB故霍爾電場(chǎng)的強(qiáng)度為 EH=vB （7-2）共八十四頁(yè)流過霍爾元件(yunjin)的電流為 I = dQ / dt = bdvnq得： v =I / nqbd (7-4) 所以(suy)： UH = BI / nqd 若取 RH = 1 / nq 則 RH被定義為霍爾元件的霍爾系數(shù)。顯然，霍爾系數(shù)由半導(dǎo)體材料的性質(zhì)

3、決定，它反映材料霍爾效應(yīng)的強(qiáng)弱。 共八十四頁(yè)設(shè)KH即為霍爾元件(yunjin)的靈敏度，它表示一個(gè)霍爾元件在單位控制電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的霍爾電壓的大小. 單位是mV/（mAT）共八十四頁(yè)材料中電子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)速度的大小常用(chn yn)載流子遷移率來表征，即在單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，載流子的平均速度值。即所以(suy)而比較得或共八十四頁(yè)結(jié)論： 如果(rgu)是P型半導(dǎo)體，其載流子是空穴，若空穴濃度為p，同理可得 霍爾電壓(diny)UH與材料的性質(zhì)有關(guān)。 霍爾電壓UH與元件的尺寸有關(guān)。共八十四頁(yè)另外通常還要對(duì)其形狀(xngzhun)效應(yīng)修正 UH=RH BIf(L/b)/d L/b

4、 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0f(L/b)0.3700.6750.8410.9230.9670.9840.996 霍爾電壓(diny)UH與控制電流及磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。共八十四頁(yè)7.1.2 霍爾元件(yunjin)的構(gòu)造及測(cè)量電路 基于(jy)霍爾效應(yīng)工作的半導(dǎo)體器件稱為霍爾元件，霍爾元件多采用N型半導(dǎo)體材料?；魻栐奖?d 越小)，kH 就越大?；魻栐苫魻柶⑺母€和殼體組成，如圖所示。共八十四頁(yè)1 構(gòu) 造共八十四頁(yè)霍爾片是一塊半導(dǎo)體單晶薄片(一般(ybn)為4mm2mm0.1mm)，它的長(zhǎng)度方向兩端面上焊有a、b兩根引線，通常用紅色導(dǎo)線，其焊接處稱為控制電極；

5、在它的另兩側(cè)端面的中間以點(diǎn)的形式對(duì)稱地焊有c、d兩根霍爾輸出引線，通常用綠色導(dǎo)線，其焊接處稱為霍爾電極。共八十四頁(yè)2 測(cè)量(cling)電路W1W2UHUH（a）基本(jbn)測(cè)量電路WUHRLE（b）直流供電輸出方式（c）交流供電輸出方式共八十四頁(yè)7.1.3 霍爾元件(yunjin)的技術(shù)參數(shù)1.額定功耗P0在環(huán)境溫度25時(shí)，允許通過霍爾元件的電流和電壓(diny)的乘積。2.輸入電阻Ri和輸出電阻RORi是指控制電流極之間的電阻值。R0指霍爾元件電極間的電阻。Ri 、R0可以在無磁場(chǎng)時(shí)用歐姆表等測(cè)量。共八十四頁(yè)4.霍爾溫度系數(shù)在一定(ydng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和控制電流下，溫度變化1時(shí)，霍爾電

6、勢(shì)變化的百分率。即：3.不平衡電勢(shì)U0在額定控制電流I下，不加磁場(chǎng)時(shí)霍爾電極(dinj)間的空載霍爾電勢(shì)。共八十四頁(yè)5.內(nèi)阻溫度(wnd)系數(shù)霍爾元件在無磁場(chǎng)及工作溫度范圍內(nèi)，溫度每變化1時(shí)，輸入電阻與輸出電阻變化的百分率。即：6.靈敏度或：減小d;選好的半導(dǎo)體材料(cilio)共八十四頁(yè)霍爾元件(yunjin)的主要技術(shù)參數(shù)共八十四頁(yè)7.1.4 霍爾元件(yunjin)的測(cè)量誤差和補(bǔ)償1. 零位誤差(wch)及補(bǔ)償方法圖7-4 不等位電勢(shì)圖7-5 霍爾元件的等效電路AIU0BCDDR1R2R4ABCR3R4共八十四頁(yè)幾種常用補(bǔ)償(bchng)方法BBBWACDWACD (b)WCADWCDA

7、R2R3R4R1BBWDAR2R3R4R1C（a） （b） （c）WCDAR2R3R4R1B共八十四頁(yè)2. 溫度誤差(wch)及補(bǔ)償(1)利用輸入回路串聯(lián)(chunlin)電阻進(jìn)行補(bǔ)償（a）基本電路 （b）等效電路 EIUHRUHtRt(t)RIUHERi(t)共八十四頁(yè)元件霍爾系數(shù)和輸入(shr)內(nèi)阻與溫度之間的關(guān)系式為：則霍爾電壓(diny)隨溫度變化的關(guān)系式為：由圖7-7可知： 共八十四頁(yè)對(duì)上式求溫度(wnd)的導(dǎo)數(shù)，可得增量表達(dá)式：共八十四頁(yè)即 ：由上式可看出，要使溫度變化(binhu)時(shí)霍爾電壓不變，必須使 當(dāng)元件的、及內(nèi)阻Ri0確定(qudng)后，溫度補(bǔ)償電阻R便可求出。在實(shí)際應(yīng)

8、用中，當(dāng)霍爾元件選定后，其、值可以從元件參數(shù)表中查出，而元件內(nèi)阻Ri0則可由測(cè)量得到。共八十四頁(yè)（2）利用輸出回路的負(fù)載(fzi)進(jìn)行補(bǔ)償 （a）基本(jbn)電路 （b）等效電路 UHIIRLUHtRi(t)Rt(t)RLIUHI霍爾元件的輸入采用恒流源，使控制電流穩(wěn)定不變。即，可以不考慮輸入回路的溫度影響共八十四頁(yè) 在溫度(wnd)影響下，元件輸出電阻和電勢(shì)變?yōu)椋?此時(shí)(c sh)，RL上的電壓為負(fù)載電阻RL上電壓隨溫度變化最小的極值條件為根據(jù)共八十四頁(yè)當(dāng)負(fù)載電阻比霍爾元件輸出電阻大得多時(shí)，輸出電阻變化對(duì)霍爾電壓輸出的影響很小。在這種情況下，只考慮在輸入端進(jìn)行補(bǔ)償即可。若采用恒流源，輸入電

9、阻隨溫度變化而引起的控制電流的變化極小，從而(cng r)減少了輸入端的溫度影響。（3）利用恒流源進(jìn)行(jnxng)補(bǔ)償共八十四頁(yè)對(duì)于溫度系數(shù)大的半導(dǎo)體材料(cilio)常使用?；魻栞敵鲭S溫度升高而下降，只要能使控制電流隨溫度升高而上升，就能進(jìn)行補(bǔ)償。例如在輸入回路串入熱敏電阻，當(dāng)溫度上升時(shí)其阻值下降，從而使控制電流上升。（4）利用熱敏電阻(r mn din z)進(jìn)行補(bǔ)償（a）輸入回路補(bǔ)償RRt共八十四頁(yè)（b）輸出(shch)回路補(bǔ)償 或在輸出回路進(jìn)行補(bǔ)償。負(fù)載RL上的霍爾電勢(shì)隨溫度上升而下降的量被熱敏電阻阻值減小所補(bǔ)償。實(shí)際使用時(shí)，熱敏電阻最好與霍爾元件封在一起(yq)或靠近，使它們溫度變化

10、一致。RRLRt共八十四頁(yè)（5） 利用補(bǔ)償(bchng)電橋進(jìn)行補(bǔ)償(bchng)調(diào)節(jié)電位器W1可以消除不等位電勢(shì)。電橋由溫度系數(shù)低的電阻構(gòu)成，在某一橋臂電阻上并聯(lián)一熱敏電阻。溫度變化時(shí)，熱敏電阻將隨溫度變化而變化，電橋的輸出(shch)電壓相應(yīng)變化，仔細(xì)調(diào)節(jié)，即可補(bǔ)償霍爾電勢(shì)的變化，使其輸出電壓與溫度基本無關(guān)。w1w2E1w3R2R3R4R1E2RtUHt共八十四頁(yè)常用(chn yn)霍爾傳感器GaAs（砷化鎵）和lnSb（銻化銦）介紹:1.GaAs霍爾傳感器的品質(zhì)霍爾電壓的溫度(wnd)穩(wěn)定性好最大的優(yōu)點(diǎn)是其在恒流工作時(shí)溫度穩(wěn)定性好，溫度變化10，輸出電壓變化不超過 -0 .6。輸出線性好

11、最大誤差只有2%(1K與5K高斯霍爾電壓的比)。完全可以滿足一般的用途。共八十四頁(yè)靈敏度低與InSb霍爾傳感器相比(xin b)靈敏度低。大多數(shù)InSb霍爾傳感器的輸出電壓較高，但這類傳感器在500高斯左右開始達(dá)到飽和。 GaAs霍爾傳感器的不平衡電壓隨溫度變化較大。在弱磁場(chǎng)中(10高斯以下)不如InSb霍爾傳感器。共八十四頁(yè)THS103ATHS106A種類GaAsGaAs霍爾電壓50120mv(1mA,1k高斯)65170mv輸入電阻450900450900溫度系數(shù)-0.06%-0.06%價(jià)格4元4元共八十四頁(yè)2.InSb霍爾傳感器的品質(zhì)InSb霍爾傳感器與GaAs的特性幾乎相反。不平衡電壓

12、穩(wěn)定性好 InSb霍爾傳感器在恒壓工作時(shí)不平衡電壓的穩(wěn)定性很好，噪音也小，在弱磁場(chǎng)中工作可很好地進(jìn)行(jnxng)S/N的測(cè)量。 霍爾電壓的溫度穩(wěn)定性不好在恒流工作時(shí)其溫度系數(shù)為-2%/(最大)，是GaAs的3040倍。共八十四頁(yè)為了改善InSb霍爾傳感器的溫度特性，采用恒壓工作，可以(ky)將溫度系數(shù)降低近10倍。InSb霍爾傳感器的頻率特性也不太好(大約在數(shù)千赫至數(shù)十千赫)。在理論上GaAs霍爾傳感器的頻帶在兆赫以上，而實(shí)際上是達(dá)不到的，但無論如何也會(huì)有InSb霍爾傳感器數(shù)十倍以上的帶寬。共八十四頁(yè)7.2 集成(j chn)霍爾傳感器集成霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測(cè)量線路集

13、成在一起的霍爾傳感器。它取消了傳感器和測(cè)量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。集成霍爾傳感器由于減少了焊點(diǎn)，因此(ync)顯著地提高了可靠性。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。共八十四頁(yè)7.2.1 開關(guān)(kigun)型集成霍爾傳感器開關(guān)型集成(j chn)霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出經(jīng)過處理后輸出一個(gè)高電平或低電平的數(shù)字信號(hào)。 霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，由穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)五部分組成。 共八十四頁(yè)7.2.2 線性集成(j chn)霍爾傳感器線性集成霍爾傳感器是把霍爾元件與放大線路集成在一起的傳感器。其輸出電壓與外加磁場(chǎng)成線性比例(bl)關(guān)系

14、。 一般由霍爾元件、差分放大、射極跟隨輸出及穩(wěn)壓四部分組成， 霍爾線性集成傳感器廣泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁場(chǎng)、電流等的測(cè)量或控制。共八十四頁(yè)7.3.1 磁阻效應(yīng)當(dāng)載流導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，其電阻(dinz)會(huì)隨磁場(chǎng)而變化的現(xiàn)象。當(dāng)溫度恒定時(shí)，在磁場(chǎng)中，磁阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度(qingd)B的平方成正比。如果器件只有在電子參與導(dǎo)電的情況下，理論推導(dǎo)出來的磁阻效應(yīng)方程為：7.3 磁敏電阻器共八十四頁(yè)電阻率的相對(duì)(xingdu)變化可以看出(kn ch) ，在磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，遷移率越高的材料（如InSb、InAs、NiSb等半導(dǎo)體材料）磁阻效應(yīng)越明顯。從微觀上講，材料的電阻率增加是因?yàn)殡娏鞯牧鲃?dòng)路

15、徑因磁場(chǎng)的作用而加長(zhǎng)所致。共八十四頁(yè)7.3.2 磁敏電阻(dinz)的結(jié)構(gòu)磁阻效應(yīng)除了與材料有關(guān)外，還與磁敏電阻(dinz)的形狀有關(guān)。在恒定磁感應(yīng)強(qiáng)度下，磁敏電阻的長(zhǎng)度與寬度的比越小，電阻率的相對(duì)變化越大。共八十四頁(yè)長(zhǎng)方形磁阻器件只有在lb的長(zhǎng)方形磁阻材料上面制作許多平行等間距的金屬條（即短路(dunl)柵格），以短路霍爾電勢(shì).圖7-13 長(zhǎng)方形磁阻器件(qjin)BIBlIb共八十四頁(yè)圖7-14 圓盤(yun pn)形磁阻器件(a) (b) B圓盤(yun pn)形的磁阻最大。故大多做成圓盤(yun pn)結(jié)構(gòu)。共八十四頁(yè)7.3.3 磁阻元件的主要(zhyo)特性1. 靈敏度特性磁敏電阻的

16、靈敏度一般是非線性的，且受溫度的影響較大(jio d)。磁阻元件的靈敏度特性用在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度下的電阻變化率來表示，即磁場(chǎng) 電阻變化率特性曲線的斜率。在運(yùn)算時(shí)常用RB/R0求得， R0表示無磁場(chǎng)情況下磁阻元件的電阻值，RB為施加0.3T磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)磁阻元件的電阻值。 共八十四頁(yè)(b) 電阻變化率特性RB/R015105溫度(25)弱磁場(chǎng)下呈平方特性變化強(qiáng)場(chǎng)下呈直線特性變化00.20.40.60.81.01.21.4B/TS級(jí)(a) S、N級(jí)之間電阻特性N級(jí)0.30.20.100.10.20.3R/1000500B/T圖7-15 靈敏度特性(txng)共八十四頁(yè)2. 電阻(dinz) 溫度特性半導(dǎo)

17、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(binhu)范圍內(nèi)減小的很快。因此，在應(yīng)用時(shí)，一般都要設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償電路。溫度（）020150504080100電阻（）10060共八十四頁(yè)磁敏二極管的P型和N型電極(dinj)由高阻材料制成，在P、N之間有一個(gè)較長(zhǎng)的本征區(qū)I。本征區(qū)I的一面磨成光滑的無復(fù)合表面（I區(qū)），另一面打毛，設(shè)置成高復(fù)合區(qū)（r區(qū)），因?yàn)殡娮涌昭▽?duì)易于在粗糙表面復(fù)合而消失。7.4.1 磁敏二極管的工作(gngzu)原理和主要特性7.4 磁敏二極管和磁敏三極管1. 磁敏二極管的結(jié)構(gòu) 共八十四頁(yè)+ 圖7-17 磁敏二極管結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖（a）結(jié)構(gòu)(jigu) （b）

18、符號(hào)P+N+I區(qū)r區(qū)共八十四頁(yè)2. 磁敏二極管的工作(gngzu)原理 共八十四頁(yè)2. 磁敏二極管的工作(gngzu)原理 共八十四頁(yè)當(dāng)磁敏二極管末受到外界磁場(chǎng)作用時(shí)，外加正向偏壓(pin y)后，則有大量的空穴從P區(qū)通過I區(qū)進(jìn)入N區(qū)，同時(shí)也有大量電子注入P區(qū)，形成電流。只有少量電子和空穴在I區(qū)復(fù)合掉。P+N+I區(qū)r面共八十四頁(yè)當(dāng)磁敏二極管受到外界正向磁場(chǎng)作用時(shí)，則電子和空穴受到洛侖茲力的作用而向r區(qū)偏轉(zhuǎn)，由于r區(qū)的電子和空穴復(fù)合(fh)速度比光滑面I區(qū)快，因此，形成的電流因復(fù)合速度而減小。P+N+I區(qū)r面H+共八十四頁(yè)當(dāng)磁敏二極管受到外界反向磁場(chǎng)作用時(shí)，電子和空穴受到洛侖茲力的作用而向I區(qū)偏

19、移，由于電子和空穴復(fù)合(fh)率明顯變小，因此，電流變大。 P+N+I區(qū)r面H-共八十四頁(yè)利用磁敏二極管在磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化下，其電流(dinli)發(fā)生變化，于是就實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。 （a） （b） （c）圖7-18 磁敏二極管工作(gngzu)原理示意圖P+N+I區(qū)r面P+N+I區(qū)r面H+P+N+I區(qū)r面H-共八十四頁(yè) （三）磁敏二極管的主要(zhyo)特性 1.磁電特性：在給定(i dn)的條件下，磁敏二極管輸出的電壓變化與外加磁場(chǎng)的關(guān)系。（a）單只使用 （b）互補(bǔ)使用B / 0.1T2.0-1.0-2.00.40.81.21.62.0-0.4-0.8-1.2-1.6-2.01.0U/VB / 0

20、.1T2.0-1.0-2.00.40.81.21.62.0-0.4-0.8-1.2-1.6-2.01.0U/V共八十四頁(yè)2.伏安特性：磁敏二極管正向偏壓和通過其電流的關(guān)系(gun x)不同磁場(chǎng)強(qiáng)度H作用下，磁敏二極管伏安特性不同例:鍺磁敏二極管的伏安特性。1357921.510.50-0.5-1-1.5-2 U(V)I(mA)共八十四頁(yè)硅磁敏二極管的伏安(f n)特性(a)I（mA)31245024681012U(V)4kG3kG2kG1kG0kG-1kG-2kG-3kG(b)3kGI（mA)31245024681012U(V)4kG2kG0kG-1kG-2kG-3kG共八十四頁(yè)3.溫度(wn

21、d)特性：在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，輸出電壓變化量隨溫度的變化。一般比較大。實(shí)際使用必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。硅管的使用溫度是-40C85C，鍺管是-4065C。T/020400.20.40.60.81.0E=6VB = 0.1T8060-20-5-4-3-2-1IUI/mAU/V共八十四頁(yè)圖7-23 溫度補(bǔ)償(bchng)電路ERm1Rm2R2R1U0Rm1EU0Rm2RtEU0RmRm1Rm2Rm3Rm4EU0常用的補(bǔ)償(bchng)電路:共八十四頁(yè)1. 磁敏三極管的結(jié)構(gòu)與工作(gngzu)原理在弱P型或弱N型本征半導(dǎo)體上用合金法或擴(kuò)散法形成發(fā)射極、基極和集電極?；鶇^(qū)較長(zhǎng)?；鶇^(qū)結(jié)構(gòu)類似(li s)磁敏二極

22、管，有高復(fù)合速率的r區(qū)和本征I區(qū)。長(zhǎng)基區(qū)分為運(yùn)輸基區(qū)和復(fù)合基區(qū)。7.4.2 磁敏三極管的工作原理和主要特性(a)結(jié)構(gòu) ( b)符號(hào)bcecN+eH-H+bIrN+P+共八十四頁(yè)當(dāng)磁敏三極管末受磁場(chǎng)作用時(shí)，由于基區(qū)寬度大于載流子有效擴(kuò)散長(zhǎng)度，大部分載流子通過e-I-b形成基極電流，少數(shù)載流子輸入(shr)到c極。因而形成基極電流大于集電極電流的情況，使l。工作(gngzu)原理:N+N+eP+xIrbcy共八十四頁(yè) 當(dāng)受到正向磁場(chǎng)(H+)作用時(shí)，由于(yuy)磁場(chǎng)的作用，洛侖茲力使載流子偏向發(fā)射結(jié)的一側(cè)，導(dǎo)致集電極電流顯著下降，當(dāng)反向磁場(chǎng)(H-)作用時(shí)，在H-的作用下，載流子向集電極一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使

23、集電汲電流增大。N+N+eP+xrbycIN+N+eP+xIrbcH-y共八十四頁(yè)圖7-25 磁敏三極管工作(gngzu)原理N+N+eP+xIrbcyH+N+N+eP+xIrbcH-yN+N+eP+xrbycI（a） (b) (c)由此可知、磁敏三極管在正、反向磁場(chǎng)作用下，其集電極電流出現(xiàn)明顯變化。這樣(zhyng)就可以利用磁敏三極管來測(cè)量弱磁場(chǎng)、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量。共八十四頁(yè)與普通(ptng)晶體管的伏安特性曲線類似。由圖可知，磁敏三極管的電流放大倍數(shù)小于1。(1) 伏安(f n)特性2. 磁敏三極管的主要特性Ib=0Ib=5mA1.00.80.60.40.20246810Uce/

24、VIc/mAIb=4mAIb=3mAIb=2mAIb=1mAUce/VIb=3mA,B=-1kG1.00.80.60.40.20246810Ic/mAIb=3mA,B=0Ib=3mA,B=1kG(1)為不受磁場(chǎng)作用時(shí)(2)磁場(chǎng)為1kGs 基極為3mA共八十四頁(yè)(2) 磁電特性(txng) 磁敏三極管的磁電特性是應(yīng)用的基礎(chǔ)，右圖為國(guó)產(chǎn)(guchn)NPN型3BCM(鍺)磁敏三極管的磁電特性，在弱磁場(chǎng)作用下，曲線接近一條直線。-3 -2 -1 1 2 3 4 5B/0.1TIc/mA0.50.40.30.20.1 圖7-27 3BCM 磁敏三極管的磁電特性 共八十四頁(yè)(3) 溫度特性(txng)及

25、其補(bǔ)償 磁敏三極管對(duì)溫度比較敏感，使用時(shí)必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。對(duì)于鍺磁敏三極管如3ACM、3BCM，其磁靈敏度的溫度系數(shù)(xsh)為0.8/0C；硅磁敏三極管(3CCM)磁靈敏度的溫度系數(shù)為-0.6/0C 。因此，實(shí)際使用時(shí)必須對(duì)磁敏三極管進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 共八十四頁(yè)具體補(bǔ)償電路如圖所示。當(dāng)溫度升高(shn o)時(shí)，V1管集電極電流IC增加導(dǎo)致Vm管的集電極電流也增加，從而補(bǔ)償了Vm管因溫度升高而導(dǎo)致IC 的下降。對(duì)于硅磁敏三極管因其具有負(fù)溫度系數(shù)，可用正溫度系數(shù)的普通(ptng)硅三極管來補(bǔ)償因溫度而產(chǎn)生的集電極電流的漂移。ECR1AmAV1VmReR2補(bǔ)償電路(a) 共八十四頁(yè)利用(lyng)鍺

26、磁敏二極管電流隨溫度升高而增加的特性，使其作為硅磁敏三極管的負(fù)載，從而當(dāng)溫度升高時(shí)，可補(bǔ)償硅磁敏三極管的負(fù)溫度漂移系數(shù)所引起的電流下降。WVmU0EC補(bǔ)償(bchng)電路( b) 共八十四頁(yè)下圖是采用兩只特性一致、磁極相反的磁敏三極管組成(z chn)的差動(dòng)電路。這種電路既可以提高磁靈敏度，又能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，它是一種行之有效的溫度補(bǔ)償電路。U0W1RLVm1Vm2ECW2RLRe補(bǔ)償(bchng)電路 ( c)共八十四頁(yè)（4）頻率特性3BCM鍺磁敏三極管對(duì)于交變磁場(chǎng)的頻率響應(yīng)(pn l xin yn)特性為10kHz。 （5）磁靈敏度 磁敏三極管的磁靈敏度有正向靈敏度h+和負(fù)向靈敏度h-兩種

27、。其定義(dngy)如下：共八十四頁(yè)7.5 磁敏式傳感器的應(yīng)用(yngyng)7.5.1 霍爾式傳感器的典型(dinxng)應(yīng)用例7-1 檢測(cè)磁場(chǎng)檢測(cè)磁場(chǎng)是霍爾式傳感器最典型的應(yīng)用之一。將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，使磁力線和器件表面垂直，通電后即可輸出與被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成線性正比的電壓。共八十四頁(yè)例7-2 霍爾位移(wiy)傳感器共八十四頁(yè)將霍爾元件置于磁場(chǎng)中，左半部磁場(chǎng)方向向上，右半部磁場(chǎng)方向向下，從 a端通人電流I，根據(jù)霍爾效應(yīng)，左半部產(chǎn)生霍爾電勢(shì)VH1，右半部產(chǎn)生露爾電勢(shì)VH2，其方向相反。因此，c、d兩端電勢(shì)為VH1VH2。如果霍爾元件在初始位置(wi zhi)時(shí)

28、VH1=VH2，則輸出為零；當(dāng)改變磁極系統(tǒng)與霍爾元件的相對(duì)位置時(shí)，即可得到輸出電壓，其大小正比于位移量。共八十四頁(yè)例7-3 霍爾式壓力(yl)傳感器圖7-30 霍爾壓力(yl)傳感器結(jié)構(gòu)原理圖霍爾元件磁鋼壓力P波登管N SS N共八十四頁(yè)例7-4 霍爾轉(zhuǎn)速(zhun s)傳感器圖7-31 霍爾轉(zhuǎn)速(zhun s)傳感器結(jié)構(gòu)輸入軸輸入軸霍爾傳感器（a） （b） 共八十四頁(yè)例7-5 霍爾計(jì)數(shù)(j sh)裝置圖7-32 霍爾計(jì)數(shù)裝置(zhungzh)及電路(a)工作示意圖霍爾開關(guān)傳感器絕緣板磁鐵NS( b) 電路圖 +12VSL3051ASVT+VCR5RLR4R3R1R2計(jì)數(shù)器共八十四頁(yè)例7-6 汽車(qch)霍爾電子點(diǎn)火器霍爾傳感器隔磁罩磁鋼缺口霍爾傳感器隔磁罩磁鋼缺口當(dāng)缺口(quku)對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁通通過霍爾傳感器形成閉合回路，電路導(dǎo)通，霍爾電路輸出0.4V的低電平；當(dāng)隔磁罩豎邊的凸出部分擋在霍爾