智能傳感與檢測(cè)技術(shù) 教案 7-2 磁敏傳感器

《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》課程教案授課章節(jié)第7章霍爾傳感器與其他磁敏傳感器7.5.1磁敏電阻7.5.2磁敏二極管7.5.3磁敏晶體管7.5.4磁敏傳感器的應(yīng)用實(shí)例建議課時(shí)2授課方式理論知識(shí)講授+討論課+多媒體演示所屬專業(yè)教學(xué)目標(biāo)1.掌握磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管的工作原理2.熟悉磁敏傳感器的應(yīng)用實(shí)例教學(xué)重點(diǎn)磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管的工作原理教學(xué)難點(diǎn)磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管的工作原理參考教材《智能傳感與檢測(cè)技術(shù)》徐小華主編機(jī)械工業(yè)出版社ISBN978-7-111-76072-6教學(xué)內(nèi)容『新課導(dǎo)入』磁阻元件與霍爾元件的區(qū)別在于：前者是以電阻的變化來反映磁場(chǎng)的大小，但無法反映磁場(chǎng)的方向；后者是以電動(dòng)勢(shì)的變化來反映磁場(chǎng)的大小和方向。磁敏傳感器包括磁敏電阻、磁敏二極管和磁敏三極管，它們的靈敏度很高，主要應(yīng)用于微弱磁場(chǎng)的測(cè)量?！菏谡n內(nèi)容』7.5其他磁敏傳感器7.5.1磁敏電阻1．磁阻效應(yīng)及磁敏電阻半導(dǎo)體材料的電阻率隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而變大，這種現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用磁阻效應(yīng)制成的元件稱為磁敏電阻。磁場(chǎng)引起磁敏電阻增加有兩個(gè)原因：一是材料的電阻率隨磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)而變大；二是磁場(chǎng)使電流在器件內(nèi)部的幾何分布發(fā)生變化，從而使物體的等效電阻增大。目前實(shí)用的磁阻元件主要是利用后者的原理制作的。常用的磁敏電阻由銻化銦薄片組成，如圖7-12所示。2.磁敏電阻的基本特性①磁阻特性。磁敏電阻無磁場(chǎng)時(shí)的電阻RO與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)的電阻RB的比值（RB/RO)與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系曲線稱為磁敏電阻的磁阻特性曲線，又稱R-B曲線，如圖7-13所示。可以看出，無論磁場(chǎng)的方向如何變化，磁敏電阻的阻值僅與磁場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值有關(guān)。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度較大時(shí)，線性較好。②溫度特性。溫度每變化1℃時(shí)，磁敏電阻的相對(duì)變化稱為溫度系數(shù)，單位為％/℃。磁敏電阻值電阻值受溫度影響較大，一般為補(bǔ)償溫漂常采用兩個(gè)元件串聯(lián)的補(bǔ)償電路，如圖7-14所示。7.5.2磁敏二極管磁敏二極管結(jié)構(gòu)和工作原理磁敏二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖7-15所示。磁敏二極管是PIN型的。磁敏二極管的主要特性7.5.3磁敏晶體管1.磁敏晶體管的工作原理磁敏晶體管工作原理與磁敏二極管是相同的，磁敏晶體管也具有r區(qū)和I區(qū)，并增加了基極、發(fā)射極和集電極，磁敏晶體管的結(jié)構(gòu)原理及圖形符號(hào)如圖7-17所示。2.磁敏晶體管的主要特性1）磁電特性。磁敏晶體管的磁電特性為在基極電流恒定時(shí)，集電極電流與外加磁場(chǎng)的關(guān)系。在弱磁場(chǎng)作用下，特性接近線性。磁敏晶體管的磁電特性如圖7-18所示。2）伏安特性。圖7-19a所示為磁敏晶體管在零磁場(chǎng)強(qiáng)度下的伏安特性；圖7-19b所示為磁敏晶體管在基極電流不變，在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的伏安特性。7.5.4磁敏傳感器的應(yīng)用實(shí)例1.磁敏電阻的應(yīng)用①智能交通系統(tǒng)（ITS)的汽車信息采集。②小型探礦儀（磁力儀、金屬探測(cè)儀）。磁敏二極管的應(yīng)用磁敏二極管漏磁探傷儀是利用磁敏二極管可以檢測(cè)微弱磁場(chǎng)變化的特性而設(shè)計(jì)的，原理如圖7-21所示。【多媒體演示】多媒體課件見教材配套教學(xué)PPT『課堂小結(jié)』磁敏晶體管是一種新型的磁電轉(zhuǎn)換器件，該器件的靈敏度非常高。同樣具有無觸點(diǎn)、輸出功率大、響應(yīng)快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在磁力探測(cè)、無損探傷、位移測(cè)量及轉(zhuǎn)速測(cè)量等領(lǐng)域有廣泛的