半導(dǎo)體式傳感器(第七章)課件

1、第7章 半導(dǎo)體式傳感器第7章 半導(dǎo)體式傳感器 7.1 氣敏傳感器 7.2 濕敏傳感器 7.3 磁敏傳感器7.4 色敏傳感器 第7章 半導(dǎo)體傳感器主要內(nèi)容： 7.1 氣敏傳感器 第7章 半導(dǎo)體傳感器主要內(nèi)容1.掌握半導(dǎo)體氣敏傳感器的概念；2. 熟悉半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機理；3. 了解電阻型氣敏器件的結(jié)構(gòu)；4. 掌握濕敏電阻的基本原理；5. 掌握磁阻效應(yīng)；6. 掌握半導(dǎo)體色敏傳感器的基本原理；教學(xué)要求1.掌握半導(dǎo)體氣敏傳感器的概念；教學(xué)要求第7章 半導(dǎo)體傳感器 半導(dǎo)體傳感器是典型的物理型傳感器，它是利用某些材料的電特征的變化實現(xiàn)被測量的直接轉(zhuǎn)換，如改變半導(dǎo)體內(nèi)載流子的數(shù)目。 凡是用半導(dǎo)體材料制作的傳感

2、器都屬于半導(dǎo)體傳感器。 其中包括：光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管、霍爾元件、磁敏元件、壓阻元件、氣敏、濕敏等等。概述 第7章 半導(dǎo)體傳感器 半導(dǎo)體傳感器是典型的物理型傳感器，它是第7章 半導(dǎo)體傳感器概述 紙 品木材烘干 濕度傳感器 芯片生產(chǎn)要求最高的濕度穩(wěn)定性第7章 半導(dǎo)體傳感器概述 紙 品木材烘干 濕度傳感第7章 半導(dǎo)體傳感器概述 氣敏傳感器濕敏 傳感器第7章 半導(dǎo)體傳感器概述 氣敏傳感器濕敏 第7章 半導(dǎo)體傳感器 氣敏傳感器是用來檢測氣體濃度和成份的器件，由于氣體種類很多，性質(zhì)各不相同，不可能 用同一種氣體傳感器測量所有氣體，如： 工業(yè)天然氣、煤氣等易燃易爆的安全監(jiān)測； 環(huán)境保護，有害、

3、有毒氣體監(jiān)測； 酒后駕車，乙醇濃度檢測。第一節(jié) 氣敏傳感器 第7章 半導(dǎo)體傳感器 氣敏傳感器是用來檢測氣體濃度和成份的器半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類：（1）按照半導(dǎo)體變化的物理性質(zhì)，又可分為：電阻型半導(dǎo)體氣敏元件：利用敏感材料接觸氣體時，其阻值變化來檢測氣體的成分或濃度非電阻型半導(dǎo)體氣敏元件：利用其它參數(shù)的變化來檢測氣體的，如二極管的伏安特性。（2）按照半導(dǎo)體與氣體相互作用時產(chǎn)生的變化只限于半導(dǎo)體表面或深入到半導(dǎo)體內(nèi)部，可分為：表面控制型氣敏電阻體控制型氣敏電阻半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類：半導(dǎo)體式傳感器(第七章)課件一、氣敏半導(dǎo)體傳感器的導(dǎo)電機理 半導(dǎo)瓷材料SnO2為例說明氣敏半導(dǎo)材料的導(dǎo)電機理。SnO

4、2是N型半導(dǎo)體，其導(dǎo)電機理可以用吸附效應(yīng)來解釋。圖7-1（a）為燒結(jié)體N型半導(dǎo)瓷的模型。它是多晶體，晶粒間有較高的電阻，晶粒內(nèi)部電阻較低。圖中分別以空白部分和黑點部分示意表示。導(dǎo)電通路的等效電路如圖7-1（b）所示。圖中Rn為頸部等效電阻，Rb為晶粒的等效體電阻，Rs為晶粒的等效表面電阻。其中Rb的阻值較低，它不受吸附氣體影響。 Rs和Rn則受吸附氣體所控制，且 。由于Rs被Rb所短路。由此可見，半導(dǎo)體氣敏電阻的阻值將隨吸附氣體的數(shù)量和種類而改變。一、氣敏半導(dǎo)體傳感器的導(dǎo)電機理 半導(dǎo)瓷材料SnO2為例說明氣當(dāng)半導(dǎo)體氣敏傳感器在潔凈的空氣中開始通電加熱時，其阻值急劇下降，然后上升，經(jīng)2min4m

5、in后達到穩(wěn)定，這段時間為初始穩(wěn)定時間，元件只有在達到初始穩(wěn)定狀態(tài)后才可用于氣體檢測。當(dāng)電阻值處于穩(wěn)定值后，會隨被測氣體的吸附情況而發(fā)生變化，阻值發(fā)生變化的時間(稱響應(yīng)時間)不到1min，其電阻的變化規(guī)律視氣體的性質(zhì)而定。圖 SnO2氣敏元件電阻 與吸附氣體關(guān)系當(dāng)半導(dǎo)體氣敏傳感器在潔凈的空氣中開始通電加熱時，其阻值急劇下 如果被測氣體是氧化性氣體(如O2 、NOx)，被吸附氣體分子從氣敏元件得到電子，使N型半導(dǎo)體中載流子電子減少，因而電阻值增大。 如果被測氣體為還原性氣體,氣體分子向氣敏元件釋放電子，使元件中載流子電子增多，因而電阻值下降。所謂還原性氣體就是在化學(xué)反應(yīng)中能給出電子，化學(xué)價升高的

6、氣體。還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，例如石油蒸氣、酒精蒸氣、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。 如果被測氣體是氧化性氣體(如O2 、NOx)，被吸附當(dāng)氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，還原型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上，將使載流子濃度減少，電阻增大。當(dāng)還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，氧化型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上，載流子濃度增加，電阻減少。注意：當(dāng)氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，還原型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上第一節(jié)氣敏傳感器二、電阻型氣敏器件組成：敏感元件、加熱器、外殼； 制造工藝：燒結(jié)型、薄膜型、厚膜型。 氣敏電阻的材料是金屬氧化物，合成時加敏感材 料和催化劑燒結(jié)，這些金屬氧化物在常溫下是絕緣 的，制成半導(dǎo)體

7、后顯示氣敏特性。 金屬氧化物有： N型半導(dǎo)體，如：SnO2 Fe2O3 ZnO TiO P型半導(dǎo)體，如： PbO MnO2 CrO3 第一節(jié)氣敏傳感器組成：敏感元件、加熱器、外殼； 1、燒結(jié)型燒結(jié)型氣敏器件的制作是將一定配比的敏感材料（SnO2、InO）及摻雜劑（Pt、Pb）等以水或粘合劑調(diào)和，經(jīng)研磨后使其均勻混合，然后將已均勻混合的膏狀物滴入模具內(nèi)，用傳統(tǒng)的制陶方法進行燒結(jié)。燒結(jié)時埋入加熱絲和測量電極，最后將加熱絲和測量電極焊在座上，加特制外殼構(gòu)成器件。這種器件一般分為內(nèi)熱式和旁熱式兩種結(jié)構(gòu)，如圖7-2和圖7-3所示。1、燒結(jié)型2、薄膜型薄膜型氣敏器件的制作首先須處理基片（玻璃石英式陶瓷）；

8、焊接電極，之后有采用蒸發(fā)或濺射方法在石英基片上形成一薄層氧化物半導(dǎo)體薄膜。實驗測得SnO2和ZnO薄膜的氣敏特性較好。薄膜型器件外形結(jié)構(gòu)如圖7-4所示。這種器件具有較高的機械強度，而且具有互換性好，產(chǎn)量高，成本低等優(yōu)點。2、薄膜型3、厚膜型為解決器件一致性問題，1977年發(fā)展了厚膜型器件。它是有SnO2和ZnO等材料與3%-15%（重量）的硅凝膠混合制成能印刷的厚膜膠，把厚膜膠用絲網(wǎng)印制到事先安裝有鉑電極的Al2O3基片上，以400-800燒結(jié)1h制成。其結(jié)構(gòu)如圖7-5所示。厚膜工藝制成的元件一致性較好，機械強度高，適于批量生產(chǎn)，是一種有前途的器件。3、厚膜型以上三種電阻型氣敏元件都有加熱器，

9、通常工作在高溫狀態(tài)，氣敏元件的加熱作用： 為加速氣體吸附和上述的氧化還原反應(yīng)，提高靈敏度和響應(yīng)速度； 另外使附著在殼面上的油霧、塵埃燒掉。以上三種電阻型氣敏元件都有加熱器，通常工作在高溫狀態(tài)，氣敏元各種可燃性氣體的濃度與傳感器電阻變化率的關(guān)系各種可燃性氣體的濃度與傳感器電阻變化率的關(guān)系 SnO2氣敏器件溫濕度特性返回 SnO2氣敏器件溫濕度特性返回第一節(jié)氣敏傳感器非電阻型氣半導(dǎo)體敏傳感器主要類型： 利用肖特基金屬半導(dǎo)體二極管的勢壘變化進行氣體檢測利用MOS二極管的電容電壓特性變化；利用MOS場效應(yīng)管的閾值電壓的變化； 三、非電阻型氣敏器件第一節(jié)氣敏傳感器非電阻型氣半導(dǎo)體敏傳感器主要類型第一節(jié)

10、氣敏傳感器1、二極管氣敏傳感器 金屬和半導(dǎo)體接觸的界面形成肖特基勢壘，構(gòu)成金屬半導(dǎo)體二極管。管子加正偏壓，半導(dǎo)體金屬的電子流增加，加負偏壓，幾乎無電流。當(dāng)金屬與半導(dǎo)體界面有氣體時，勢壘降低，電流變化。 非電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器主要用于氫氣濃度測量。第一節(jié) 氣敏傳感器1、二極管氣敏傳感器 第一節(jié)氣敏傳感器2、MOS二極管氣敏元件 在P型硅氧化層上蒸發(fā)一層鈀（Pd）金屬膜作電極。氧化層（SiO2）電容Ca固定不變。總電容C也是偏壓的函數(shù)。MOS二極管的等效電容C隨電壓U變化。 金屬鈀（Pd）對氫氣（H2）特別敏感。當(dāng)Pd吸附以后，使Pd的功函數(shù)下降，使MOS管CU特性向左平移，利用這一特性用于測定

11、氫氣的濃度。MOS二極管氣敏元件結(jié)構(gòu)和等效電路第一節(jié)氣敏傳感器2、MOS二極管氣敏元件 MOS二極第一節(jié) 氣敏傳感器 3、MOSFET氣敏元件 Pd對H2吸附性很強，H2吸附在Pd柵上引起的Pd 功函數(shù)降低。當(dāng)柵極（G）源極（S）間加正向偏 壓UGSUT閥值時，柵極氧化層下的硅從P變?yōu)镹型， N型區(qū)將S（源）和 D（漏）連接起來， 形成導(dǎo)電通道（N型 溝道）此時MOSFET 進入工作狀態(tài)。鈀Pd MOSFET管結(jié)構(gòu)第一節(jié) 氣敏傳感器 3、MOSFET氣敏元件 鈀Pd 第一章 氣敏傳感器 在S D間加電壓UDS，S D間有電流IDS 流過，IDS隨UDS、UGS變化。當(dāng)UGSUT時，溝 道沒形成

12、，無漏源電流IDS = 0。 UT（閥值）電壓大小與金屬與半導(dǎo)體間的功 函數(shù)有關(guān)。 Pd MOSFET器件就是利用H2在鈀柵極吸附 后改變功函數(shù)使UT下降，檢測H2濃度。第一章 氣敏傳感器 在S D間加電壓UDS，S 氣敏電阻外形 酒精傳感器 其他可燃性氣體傳感器氣敏電阻外形 酒精傳感器 其他可燃性氣體傳感器半導(dǎo)體式傳感器(第七章)課件酒精測試儀呼氣管酒精測試儀呼氣管家庭用液化氣報警器家庭用液化氣報警器家用報警器電路圖 這種測量回路能承受較高交流電壓,因此,可直接由市電供電,不加復(fù)雜的放大電路,就能驅(qū)動蜂鳴器等來報警。這種報警器的工作原理是:蜂鳴器與氣敏器件構(gòu)成了簡單串聯(lián)電路，當(dāng)氣敏器件接觸到

13、泄漏氣體(如煤氣、液化石油氣)時,其阻值降低,回路電流增大,達到報警點時蜂鳴器便發(fā)出警報。家用報警器電路圖 這種測量回路能承受較高交流電壓,因此NH3傳感器甲烷傳感器NH3傳感器甲烷傳感器 煙氣分析儀 煙氣分析儀第9章 半導(dǎo)體傳感器第二節(jié) 濕敏傳感器 上 電 極 下 電 極第9章 半導(dǎo)體傳感器第二節(jié) 濕敏傳感器 上 最 新 濕 度 測 量 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 為什么要測量濕度?溫濕度變送器h, Tx室 內(nèi) 空 氣 質(zhì) 量 100% rH貯 存 / 催 熟生 產(chǎn) 空 氣 質(zhì) 量烘 干 過 程 耗費最低的能量 達到 / 保持成品的最佳品質(zhì) 讓設(shè)備高效率地進行生產(chǎn)- 更舒適 更高的工作效率 使產(chǎn)品或原材

14、料達到最佳品質(zhì) 最 新 濕 度 測 量 應(yīng) 用 領(lǐng) 域第2節(jié) 濕敏傳感器一、 絕對濕度與相對濕度濕度是指空氣中的水蒸氣含量，通常用絕對濕度和相對濕度表示：絕對濕度：一定溫度和壓力條件下，每單位體積的混合氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量。用AH表示。單位：g/m3相對濕度：空氣中實際所含水蒸氣密度（即絕對濕度）與同溫度下飽和水蒸氣密度的百分比值，用%RH表示，是一個無量綱的量。是日常生活中常用來表示濕度大小的方法。當(dāng)相對濕度達100%時，稱飽和狀態(tài)。第2節(jié) 濕敏傳感器一、 絕對濕度與相對濕度濕度是指空氣中第2節(jié) 濕敏傳感器二、 氯化鋰濕敏電阻氯化鋰濕敏電阻即電解質(zhì)濕敏電阻，利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)

15、生變化而制成的測濕元件。典型的類型：登莫式和浸漬式 在氯化鋰（LiCl）溶液中，Li和Cl以正負離子的形式存在，鋰離子（Li+）對水分子的吸收力強，離子水合成度高，溶液中的離子導(dǎo)能力與溶液濃度成正比，溶液濃度增加，導(dǎo)電率上升。第2節(jié) 濕敏傳感器二、 氯化鋰濕敏電阻氯化鋰濕敏電阻即電解質(zhì)1、半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件的導(dǎo)電機理負機理：氫原子具有很強的正電場吸附電子半導(dǎo)瓷表面帶負電吸附電子的同時也吸引空穴電阻1)、負特性三、半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻通常用兩種以上的金屬 氧化物半導(dǎo)體燒結(jié)成多孔陶瓷，材料有正濕度 系數(shù)和負濕度系數(shù)兩種。第2節(jié) 濕敏傳感器1、半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件的導(dǎo)電機理負機理：氫原

16、子具有很強的正電2022/10/338 水中氫原子為正電場，吸附表面時可以俘獲電子，使半導(dǎo)體表面帶負電。 如果是P型半導(dǎo)體，由于水分子吸附，將吸引更多的空穴至達其表面，使表面電阻率下降； 若是N型半導(dǎo)體，水的附著使表面電勢下降甚多，吸引更多的空穴到達表面，使表面的空穴濃度大于電子濃度也會使電阻下降，將使半導(dǎo)體呈現(xiàn)負特性。第2節(jié) 濕敏傳感器2022/10/238 水中氫原子為正電場，吸附2)、正特性 當(dāng)水份子附著半導(dǎo)瓷表面使電勢變負時，導(dǎo)致電子濃度下降，此時以電子導(dǎo)電為主，由于電子濃度下降，致使電阻加大，又由于晶體內(nèi)部低阻支路的存在，正特性電阻的升高，沒有負特性電阻下降明顯。 半導(dǎo)瓷的電阻率隨濕

17、度的增加而增大，稱為正濕敏特性。80010020140160180200220120406080100%第2節(jié) 濕敏傳感器2)、正特性 當(dāng)水份子附著半導(dǎo)瓷表面使電勢變負時2022/10/340Fe3O4正特性半導(dǎo)瓷濕敏電阻阻值與濕度的關(guān)系曲線。第2節(jié) 濕敏傳感器 正濕敏特性半導(dǎo)體瓷濕敏 電阻（例：Fe3O4），材料結(jié)構(gòu)、電子能量狀態(tài)與負特性不同，總的電阻值升高沒有負特性阻值下降的明顯。 2022/10/240Fe3O4正特性半導(dǎo)瓷濕敏電阻阻值與濕燒結(jié)型MgCr2O4-TiO2濕敏傳感器結(jié)構(gòu) 燒結(jié)型MgCr2O4-TiO2濕敏傳感器結(jié)構(gòu) 2022/10/342濕敏傳感器-應(yīng)用2022/10/24

18、2濕敏傳感器-應(yīng)用2022/10/343直讀式濕度計 RH為氯化鋰濕度傳感器，VT1、VT2、T1等組成測濕電橋的電源, 其振蕩頻率為2501000 Hz。 電橋輸出級變壓器T2, C3耦合到VT3, 經(jīng)VT3放大后的信號, 由VD1VD4橋式整流后, 輸入給微安表, 指示出由于相對濕度的變化引起電流的改變, 經(jīng)標定并把濕度刻劃在微安表盤上, 就成為一個簡單而實用的直讀式濕度計了。濕敏傳感器-應(yīng)用2022/10/243直讀式濕度計濕敏傳感器-應(yīng)用濕敏傳感器的應(yīng)用 2. 自動氣象站濕度測報 濕度傳感器廣泛用于自動氣象站的遙測裝置上，采用耗電量很小的濕度傳感器可以由蓄電瓶供電長期自動工作，幾乎不需

19、要維護。用于無線電遙測自動氣象站的濕度測報原理方框圖如圖所示。濕敏傳感器的應(yīng)用 2. 自動氣象站濕度測報 無線電遙測自動氣象站的濕度測報原理方框圖 無線電遙測自動氣象站的濕度測報原理方框圖 氯化鋰濕度傳感器將被測濕度轉(zhuǎn)換為電阻值，Rf轉(zhuǎn)換電路將此電阻值R轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的頻率f，再經(jīng)自校準器控制使頻率f與相對濕度一一對應(yīng)，最后經(jīng)門電路記錄在自動記錄儀上。如果需要遠距離數(shù)據(jù)傳輸，則還需要將得到的數(shù)字量編碼，調(diào)制到無線電載波上發(fā)射出去。 氯化鋰濕度傳感器將被測濕度轉(zhuǎn)換為電阻值，Rf轉(zhuǎn)換電 3. 濕度控制電路 濕度控制電路如圖所示。振蕩電路用時基電路IC1、D觸發(fā)器IC2組成。IC1產(chǎn)生4Hz的脈沖信號，

20、經(jīng)IC2后變?yōu)?Hz的對稱方波作為濕度器件的電源，由IC3組成比較器。在比較器的同相輸入端接入基準電壓，調(diào)節(jié)電位器RP可以設(shè)定控制的相對濕度。 3. 濕度控制電路 濕度控制電路 濕度控制電路 4. 汽車后窗玻璃自動去濕裝置 圖是一種用于汽車駕駛室擋風(fēng)玻璃的自動去濕電路。其目的是防止駕駛室的擋風(fēng)玻璃結(jié)露或結(jié)霜，保證駕駛員視線清楚，避免事故發(fā)生。該電路也可用于其他需要去濕的場合。 4. 汽車后窗玻璃自動去濕裝置 汽車后窗玻璃自動去濕裝置 汽車后窗玻璃自動去濕裝置硬質(zhì)面粉水(雞蛋)配料成形烘干剪切 / 包裝60% RH.濕度過低:.濕度過高:30% 的水份含量 利于面條的成形12.5% 的水分含量便

21、于貯存面條1. 表面堅硬2. 內(nèi)部水份蒸發(fā)產(chǎn)生的壓力導(dǎo)致表面被破壞精確的烘干 過程需要避免. 表面松軟易霉變70-120C (160-250F) 最 新 濕 度 測 量 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 面條烘干硬質(zhì)面粉水(雞蛋)配料成形烘干剪切 / 包裝60% RH.顆 粒 產(chǎn) 品處理 易潮材料 對 空氣質(zhì)量 的要求 更高 紙 品紡 織 品能源耗費高最佳 產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生靜電 RH 高RH 低噴 漆 生 產(chǎn) 線漆面過濕最佳 產(chǎn)品質(zhì)量漆面過干確定油漆中的水份含量需要非常精確的RH值!食 品 生 產(chǎn) 最 新 濕 度 測 量 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 生產(chǎn)過程的空氣質(zhì)量顆 粒 產(chǎn) 品處理 易潮材料 對 空氣質(zhì)量 的要求 更高 電

22、子式溫濕度計電子式溫濕度計機械式、電子式溫濕度計對比機械式、電子式溫濕度計對比第7章 半導(dǎo)體傳感器磁敏傳感器利用磁電轉(zhuǎn)換原理工作的。60年代，西門子公司研制第一個磁敏元件，68年索尼公司研制成磁敏二極管，74年美國韋岡德發(fā)明了雙穩(wěn)態(tài)磁性元件。磁敏傳感器主要有：磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏三極管、和霍爾式磁敏傳感器。第三節(jié) 磁敏傳感器 第7章 半導(dǎo)體傳感器磁敏傳感器利用磁電轉(zhuǎn)換原理工作的。60年第三節(jié)磁敏傳感器一、磁敏電阻器1、磁阻效應(yīng) 某些材料的電阻值受磁場的影響而改變的現(xiàn)象利用磁阻效應(yīng)制成的元件稱為磁敏電阻， 。 當(dāng)溫度恒定時，在弱磁場范圍內(nèi)，磁阻與磁感應(yīng)強度B的平方成正比。如果器件只有在電子

23、參與導(dǎo)電的簡單情況下，理論推導(dǎo)出來的磁阻效應(yīng)方程為磁阻效應(yīng)方程式無磁場時的電阻率 存在磁感應(yīng)強度為時的電阻率 電子遷移率 第三節(jié)磁敏傳感器1、磁阻效應(yīng)磁阻效應(yīng)方程式無磁電阻率的變化： 電阻率的相對變化： 可見：當(dāng)磁場B一定時，遷移率越高的材料（如InSb、InAs、NiSb等半導(dǎo)體材料），其磁阻效應(yīng)越明顯，更適合于制作磁敏電阻。電阻率的變化： 電阻率的相對變化： 可見：當(dāng)磁場B一定時，遷2、磁敏電阻的形狀磁阻效應(yīng)除了與電子的遷移率和磁場B有關(guān)（物理磁阻效應(yīng)），還與元件的幾何形狀有關(guān) 常見的磁敏電阻是圓盤形的，中心和邊緣處為兩電極。叫科爾比諾圓盤。其磁阻效叫科爾比諾效應(yīng)?？紤]幾何磁阻效應(yīng)，半導(dǎo)體

24、磁敏電阻的磁阻效應(yīng)方程式為：lb形狀效應(yīng)系數(shù) b2、磁敏電阻的形狀磁阻效應(yīng)除了與電子的遷移率和磁場B有關(guān)（物幾何形狀與磁阻變化特性 3磁敏電阻的應(yīng)用磁敏電阻的應(yīng)用非常廣泛。除了用它做成探頭，配上簡單線路可以探測各種磁場外，在測量方面還可制成位移檢測器、角度檢測順、功率計、安培計等。此外，還可用磁敏電阻制成交流放大器、振蕩器等。幾何形狀與磁阻變化特性 3磁敏電阻的應(yīng)用磁敏傳感器利用磁阻效應(yīng)，將三維方向的三個磁敏傳感器件集成在同一個芯片上，可以很好地感測地球磁場。如將它裝在公路上或通道的上方，當(dāng)含有鐵性物質(zhì)的汽車駛過時，會干擾地磁場的分布。根據(jù)鐵磁物體對地磁的擾動，可檢測車輛的存在，也可以根據(jù)不同

25、車輛對地磁產(chǎn)生的不同擾動來識別車輛類型。磁敏傳感器利用磁阻效應(yīng)，將三維方向的三個磁敏傳感器件集成在同磁敏電阻的應(yīng)用 根據(jù)鐵磁物體對地磁的擾動，可檢測車輛的存在，可用于包括自動開門，路況監(jiān)測，停車場檢測，車輛位置監(jiān)測，紅綠燈控制等。 磁敏電阻的應(yīng)用 根據(jù)鐵磁物體對地磁的擾動，可磁阻IC用于轉(zhuǎn)速測量 磁力線集中磁力線分散磁阻IC用于轉(zhuǎn)速測量 磁力線集中磁力線分散磁阻IC用于筆式驗鈔器 驗鈔筆順著紙幣上的磁性防偽線掃描 磁阻IC用于筆式驗鈔器 驗鈔筆順著紙幣上的磁性防偽線掃描InSb磁敏電阻無觸點開關(guān)InSb磁敏電阻無觸點開關(guān)利用磁敏電阻制作小型探礦儀（磁力儀）用于鐵礦的勘探 磁敏電阻（聚四氟乙烯封

26、裝） 磁力 探礦儀的使用利用磁敏電阻制作小型探礦儀（磁力儀）用于鐵礦的勘探 磁敏電阻小型探礦儀磁敏電阻小型探礦儀PN結(jié)型的磁電轉(zhuǎn)換元件I 區(qū)：高阻/本征區(qū)P、N：摻雜區(qū)P-I-N結(jié)I 區(qū)兩側(cè)處理：光滑：I 面打毛：復(fù)合面（ r 面）二、磁敏二極管PN結(jié)型的磁電轉(zhuǎn)換元件I 區(qū)：高阻/本征區(qū)P-I-N結(jié)I 區(qū)工作原理磁場H = 0：少量電子和空穴在 I 區(qū)、r區(qū)復(fù)合正向磁場 H+ ：電子和空穴偏向 r 區(qū)，電流因復(fù)合增大而減小，基區(qū)的等效電阻增大反向磁場 H- ：電子和空穴偏向 I 區(qū)，電流因復(fù)合減少而增大，基區(qū)的等效電阻減小工作原理磁場H = 0：正向磁場 H+ ：反向磁場 H- ：磁敏二極管與

27、其他磁敏器件相比，具有以下特點：（1）靈敏度高。磁敏二極管的靈敏度比霍爾元件高幾百甚至上千倍，而且線路簡單，成本低廉，更適合于測量弱磁場。（2）具有正反磁靈敏度。這一點是磁阻器件所欠缺的。故磁敏二極管可用作無觸點開關(guān)。（3）靈敏度與磁場關(guān)系呈線性的范圍比較窄。這一點不如霍爾元件。磁敏二極管可用來檢測交、直流磁場，特別適合于測量弱磁場；可制作箍位電流計，對高壓線進行不斷線、無接觸電流測量，還可作無觸點開關(guān)，無接觸電位計等。利用磁敏二極管在磁場強度的變化下，其 電流發(fā)生變化，于是就實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。磁敏二極管與其他磁敏器件相比，具有以下特點：利用磁敏二極管在第四節(jié) 色敏傳感器半導(dǎo)體色敏傳感器是半導(dǎo)體光

28、敏器件的一種，其工作原理是基于半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)，將光信號變成電信號。一般的光電器件是檢測在一定波長范圍內(nèi)的光強度或光子數(shù)目，而色敏傳感器可以直接測量從可見光到近紅外波段內(nèi)單色光的波長。第四節(jié) 色敏傳感器半導(dǎo)體色敏傳感器是半導(dǎo)體光敏器件的一種，1、光電二極管的工作原理光照射PN結(jié)時，若hEg，使價帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，而產(chǎn)生電子空穴對，在阻擋層內(nèi)電場的作用下，電子偏向N區(qū)外側(cè)，空穴偏向P區(qū)外側(cè)，使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負電，形成光生電動勢。一、半導(dǎo)體色敏傳感器的基本原理1、光電二極管的工作原理 光在半導(dǎo)體中傳播時的衰減，是由于價帶電子吸收光子而從價帶躍遷到導(dǎo)帶的結(jié)果。這種吸收光子的過程稱為本征吸收，硅的本征吸收系數(shù)隨入射光波長變化的曲線如圖所示。由圖可見，在紅外部分