半導(dǎo)體式傳感器

第七章半導(dǎo)體式傳感器第一節(jié)氣敏傳感器第二節(jié)濕敏傳感器第三節(jié)磁敏傳感器第四節(jié)色敏傳感器第一節(jié)氣敏傳感器所謂半導(dǎo)體氣敏傳感器，是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸，造成半導(dǎo)體性質(zhì)變化，借此檢測(cè)特定氣體的成分或者測(cè)量其濃度的傳感器的總稱。一、氣敏半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機(jī)理這里我們以半導(dǎo)瓷材料SnO2為例說(shuō)明氣敏半導(dǎo)材料的導(dǎo)電機(jī)理。SnO2是N型半導(dǎo)體，其導(dǎo)電機(jī)理可以用吸附效應(yīng)來(lái)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，晶粒間界有較高的電阻，晶粒內(nèi)部電阻較低。圖中分別以空白部分和黑點(diǎn)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。下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器Rs和Rn則受吸附氣體所控制，且。由于Rs被Rn所短路。由此可見(jiàn)，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。這類半導(dǎo)體氣敏電阻工作時(shí)都需加熱。器件在加熱到穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，當(dāng)有氣體吸附時(shí)，吸附分子首先在表面自由地?cái)U(kuò)散。其間一部分分子蒸發(fā)，一部分分子就固定在吸附處。此時(shí)如果材料的功函數(shù)小于吸附分子的電子親和力，則吸附分子將從材料奪取電子而變成負(fù)離子吸附；如果材料功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向材料釋放電子而成為正離子吸附。Q2和NOx（氮類氧化物）傾向于負(fù)離子吸附，稱為氧化物型氧化型氣體。H2、CO碳?xì)浠衔锖途祁悆A向于正離子吸附，稱為還原型氣體。氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，將使載流子減少，從而使材料的電阻率增大。還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，將使載流子增多，材料電阻率下降。根據(jù)這一特性，就可以從阻值變化的情況得知吸附氣體的種類和濃度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器二、電阻型氣敏器件電阻型氣敏器件在目前使用的比較廣泛。按其結(jié)構(gòu)，可分為燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型三種，下面分別予以介紹。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(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)時(shí)埋入加熱絲和測(cè)量電極，最后將加熱絲和測(cè)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。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器內(nèi)熱式器件管芯體積一般都很小，加熱絲直接埋在金屬氧化物半導(dǎo)體材料內(nèi)，兼作一個(gè)測(cè)量板，該結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是：①熱容量小，易受環(huán)境氣流的影響；②測(cè)量電路和加熱電路之間相互影響；③加熱絲在加熱和不加熱狀態(tài)下產(chǎn)生脹、縮，容易造成與材料接觸不良的現(xiàn)象。旁熱式氣敏器件的管芯是在陶瓷管內(nèi)放置高阻加熱絲，在瓷管外涂梳狀金電極，再在金電極外涂氣敏半導(dǎo)體材料。這種結(jié)構(gòu)形式克服了內(nèi)熱式器件的缺點(diǎn)，使器件穩(wěn)定性有明顯提高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器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）；焊接電極，之后有采用蒸發(fā)或?yàn)R射方法在石英基片上形成一薄層氧化物半導(dǎo)體薄膜。實(shí)驗(yàn)測(cè)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(jī)械強(qiáng)度，而且具有互換性好，產(chǎn)量高，成本低等優(yōu)點(diǎn)。3、厚膜型為解決器件一致性問(wèn)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(jī)械強(qiáng)度高，適于批量生產(chǎn)，是一種有前途的器件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器各種可燃性氣體的濃度與SnO2半導(dǎo)體瓷傳感器的電阻率變化的關(guān)系如圖7-6所示。對(duì)各種氣體的相對(duì)靈敏度，可以通過(guò)不同的燒結(jié)條件和添加增感劑在某種程度上進(jìn)行調(diào)整。一般說(shuō)，燒結(jié)型S2氣敏器件在低濃度下靈敏度高，而高濃度下趨于穩(wěn)定值。這一特點(diǎn)非常適宜檢測(cè)低濃度微量氣體。因此，這種器件常用來(lái)檢查可燃性氣體的泄漏，定限報(bào)警等。目前，檢測(cè)液化石油氣、管道空氣等氣體泄漏傳感器已付諸實(shí)際應(yīng)用。S2氣敏器件易受環(huán)境溫度和濕度的影響。圖7-7給出了溫濕度綜合特性曲線。由于環(huán)境溫濕度對(duì)氣敏器件的特性有影響，在使用時(shí)要加溫度補(bǔ)償，或選用溫濕度性能好的氣敏器件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器三、非電阻型氣敏器件1、二極管氣敏傳感器如果二極管的金屬與半導(dǎo)體的界面吸附有氣體，而這種氣體又對(duì)半導(dǎo)體的禁帶寬度或金屬的功函數(shù)有影響的話，則其整流特性就會(huì)發(fā)生變化。在摻鈷的硫化鎘上，薄薄地蒸發(fā)一層鈀薄膜，就形成了鈀硫鎘二極管氣敏傳感器，這種傳感器可用來(lái)檢測(cè)氫氣。氫氣對(duì)這種二極管整流特性的影響如下：在氫氣濃度急劇增高的同時(shí)，正向偏置條件下的電流也急劇增大。所以在一定的偏置下，通過(guò)測(cè)量電流值就能知道氫氣的濃度。電流值之所以增大，是因?yàn)槲皆阝Z表面的氧氣由于氫氣濃度的增高而解析，從而使肖特基勢(shì)壘降低的緣故。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器2、MOS二極管氣敏器件金屬——氧化物——半導(dǎo)體（MOS）二極管的結(jié)構(gòu)和等效電路如圖7-8所示。它是利用MOS二極管的電容——電壓特性的變化制成的MOS半導(dǎo)體氣體氣敏器件。在P型半導(dǎo)體硅芯片上，采用熱氧化工藝生長(zhǎng)一層厚度為50~100nm左右的SO2層，然后再在其上蒸發(fā)一層鈀金屬薄膜，作為柵電極。SiO2層電容Cax是固定不變的，Si-SiO2界面電容Cx是外加電壓的函數(shù)。所以總電容C是柵極偏壓的函數(shù)。其函數(shù)關(guān)系稱為該MOS管的C-U（電容-電壓）特性。由于鈀在吸附H2以后，會(huì)使鈀的功函數(shù)降低，這將引起MOS管的C-U特性向負(fù)偏壓方向平移，如圖7-9所示。由此可測(cè)定H2的濃度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)氣敏傳感器3、Pd-MOSFET氣敏器件這種器件是利用MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）的閾值電壓的變化做成的半導(dǎo)體氣敏器件。Pd-MOSFET與普通MOSFET的主要區(qū)別在于用Pd薄膜取代Al膜作為柵極。因?yàn)殁Z對(duì)H2吸附能力強(qiáng)，而H2在鈀上的吸附將導(dǎo)致鈀的功函數(shù)降低。閾電壓UT的大小與金屬和半導(dǎo)體之間的功函數(shù)差有關(guān)。Pd-MOSFET氣敏器件正是利用H2在鈀柵上吸隊(duì)后引起閾電壓UT下降這一特性來(lái)檢測(cè)H2濃度的。由于目前大多數(shù)氣敏器件的選擇性并不理想，而鈀膜只對(duì)H2敏感，所以Pd-MOSFET對(duì)氫有獨(dú)特的高選擇性。由于這類器件的性能尚不太穩(wěn)定，作為定量檢測(cè)氫氣濃度還存在一些問(wèn)題。上一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器一、絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度所謂濕度，是指大氣中含的水蒸氣量。它有兩種量常用的表示方法，即絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。絕對(duì)濕度是指一定大小空間中水蒸氣的絕對(duì)含量，可用“kg/m3”表示。絕對(duì)濕度也稱水氣濃度或水氣密度。絕對(duì)濕度也可用水的蒸氣壓來(lái)表示。設(shè)空氣的水氣密度為ρv，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可以得出其關(guān)系式為單位 （7-1）式中：m——水氣的摩爾質(zhì)量，單位mol；

R——摩爾氣體普適常數(shù)；

T——絕對(duì)溫度，單位K。下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器在實(shí)際生活中，許多現(xiàn)象與濕度有關(guān)，如水分蒸發(fā)的快慢。然而除了與空氣中水氣分壓有關(guān)外，更主要的是和水氣分壓與飽和蒸氣壓的比值有關(guān)。因此有必要引入相對(duì)濕度的概念。相對(duì)濕度為某一被測(cè)蒸氣壓與相同溫度下的飽和蒸氣壓的比值的百分?jǐn)?shù)，常用%RH表示。這是一個(gè)無(wú)量綱的值。顯然，絕對(duì)濕度給出了水分在空間的具體含量，相對(duì)濕度則給出了大氣的潮濕程度，故使用更廣泛。人們?cè)缇桶l(fā)現(xiàn)了人的頭發(fā)隨大氣濕度變化而伸長(zhǎng)或縮短的現(xiàn)象，因而制成了毛發(fā)濕度計(jì)。這類早期的濕度計(jì)的響應(yīng)速度、靈敏度、準(zhǔn)確性等指標(biāo)都不高。50年代以后，人們研制出了電阻濕度計(jì)，近年來(lái)又制出了半導(dǎo)體濕度器件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回2025/1/613第八章班級(jí)氣氛的經(jīng)營(yíng)與管理知道最好的一切，且將之發(fā)揮至極致，才是成功的生活。未來(lái)我們會(huì)創(chuàng)造一個(gè)更經(jīng)濟(jì)、更有效率的世界，但是讓人擔(dān)心的是，人們卻沒(méi)有現(xiàn)在過(guò)得幸福。2025/1/614[學(xué)習(xí)與實(shí)踐目標(biāo)]1.掌握班級(jí)氣氛的涵義和班級(jí)氣氛的理論2.編制班級(jí)氣氛的測(cè)量量表和測(cè)量工具3.掌握師生沖突問(wèn)題的診斷與解決方法4.開(kāi)展教室環(huán)境布置與設(shè)計(jì)的活動(dòng)2025/1/615班級(jí)管理原理之八：多米諾效應(yīng)2025/1/616第一節(jié)班級(jí)氣氛的理論班級(jí)氣氛的營(yíng)造對(duì)班級(jí)管理至關(guān)重要，這就要求班級(jí)管理能夠營(yíng)造健康向上、豐富活躍的班級(jí)文化環(huán)境，包括營(yíng)造班級(jí)文化的物質(zhì)環(huán)境；營(yíng)造班級(jí)社會(huì)化環(huán)境；營(yíng)造良好的人際關(guān)系，把學(xué)生作為交往的主體，設(shè)計(jì)內(nèi)容充實(shí)、頻率高的交往結(jié)構(gòu)，建立充滿信任的同學(xué)關(guān)系；營(yíng)造正確的輿論和班風(fēng)；營(yíng)造健康的心理環(huán)境。2025/1/617氣氛之于班級(jí)，猶品性之于個(gè)人。一個(gè)班級(jí)組織就像人一樣也有其個(gè)性，“這種個(gè)性可能是呆板的，也可能是靈活的；可能是冷漠的，也可能是熱心的；可能是積極主動(dòng)的，也可能是消極保守的”。班級(jí)氣氛（classroomclimate）是班級(jí)成員對(duì)班級(jí)組織的共享感受和印象，是有異于其它組織的并影響組織成員行為的特質(zhì)，是組織內(nèi)部整體環(huán)境的品質(zhì)，是一種可以測(cè)量和評(píng)估的工作環(huán)境特征，常用開(kāi)放、活躍、溫暖、隨和、非正式、非個(gè)人、敵意、嚴(yán)格、封閉等來(lái)描述班級(jí)組織氣氛。2025/1/618一、班級(jí)社會(huì)體系理論社會(huì)系統(tǒng)論者認(rèn)為，組織是一群人彼此分工合作，為達(dá)成某種目的而形成的一種有機(jī)的結(jié)構(gòu)，組織各部分是有機(jī)的、系統(tǒng)的、穩(wěn)定的關(guān)系結(jié)構(gòu)。班級(jí)社會(huì)體系理論（classroomasasocialsystem）是歐美關(guān)于班級(jí)組織理論的一個(gè)主要學(xué)派，集中了一批社會(huì)心理學(xué)的研究成果，主要代表人物是帕森斯（Parsons)，他在功能主義理論的基礎(chǔ)上，提出了班級(jí)社會(huì)體系的理論。1、帕森斯的班級(jí)社會(huì)體系結(jié)構(gòu)與功能理論2、艾雪黎等人的班級(jí)教學(xué)管理模式理論3、蓋哲爾和賽倫的班級(jí)社會(huì)行為理論2025/1/619二、班級(jí)環(huán)境壓力理論班級(jí)環(huán)境壓力理論（environmentalpresstheory）表明：組織的氣氛與組織環(huán)境或情境具有密切的關(guān)系，班級(jí)氣氛在很大程度上受到環(huán)境或情境的影響。1.場(chǎng)論。場(chǎng)論(fieldtheory)是美國(guó)心理學(xué)家勒溫（Lewin，1951)率先提出的理論。2.團(tuán)體動(dòng)力學(xué)理論。團(tuán)體動(dòng)力學(xué)理論（groupdynamictheory），又稱群體動(dòng)力學(xué)，是20世紀(jì)40年代由社會(huì)心理學(xué)家勒溫在場(chǎng)論的基礎(chǔ)上提出的。3.需求－壓力論。需求－壓力論(need-press)是在勒溫的“場(chǎng)論”基礎(chǔ)上，用來(lái)說(shuō)明個(gè)人行為是個(gè)人與環(huán)境的互動(dòng)結(jié)果的一種理論。4.環(huán)境壓力論。環(huán)境壓力論（environmentalpress）與“需求-壓力論”存在密切的關(guān)系。人格心理學(xué)家默里（H.A.Murray）是以環(huán)境壓力的概念來(lái)研究個(gè)體在環(huán)境中的行為的先驅(qū)。2025/1/620三、班集體理論1、班集體理論的形成班集體理論(classcollectivenesstheory)源于蘇聯(lián)的教育理論家的觀點(diǎn)，是蘇聯(lián)教育組織社會(huì)學(xué)的一個(gè)分支，是蘇聯(lián)教育社會(huì)學(xué)微觀班級(jí)組織研究中的重要成果。班集體理論是建立在集體主義意識(shí)形態(tài)基礎(chǔ)之上的，認(rèn)為整體的利益高于個(gè)人利益，把孤立的個(gè)體與團(tuán)體的幸福對(duì)立起來(lái)，不可能有個(gè)體自己的真正幸福，個(gè)體是團(tuán)體的一部分，個(gè)體與團(tuán)體息息相關(guān)。只有完善的集體，才能造就完善的人。蘇聯(lián)教育家馬卡連柯提出并實(shí)施了“在集體中、通過(guò)集體、為了集體”的班集體管理思想，認(rèn)為集體在滿足學(xué)生需要方面具有核心的作用，有助于滿足學(xué)生的個(gè)人和學(xué)習(xí)需要，也有助于教師建構(gòu)安全、有序的學(xué)習(xí)環(huán)境。2025/1/6212、集體與群體的區(qū)別著名社會(huì)心理學(xué)家彼得·羅夫斯基對(duì)集體與群體作了比較分析。他指出，集體是群體發(fā)展的高級(jí)形式，并非任何群體都能稱之為集體，只有符合一定的要求，才能成為集體。班集體是班級(jí)群體發(fā)展到高級(jí)階段的表現(xiàn)形式。班集體是班主任、班級(jí)任課教師和全班學(xué)生按照一定的教育目的和任務(wù)，按照一定的教育計(jì)劃和要求，齊心一致，共同努力建設(shè)才能逐步形成的。2025/1/6223、班集體的特點(diǎn)（1）高度的社會(huì)傾向性。（2）高度的組織性。（3）高度的社會(huì)主體性。2025/1/623第二節(jié)班級(jí)氣氛的營(yíng)造班級(jí)氣氛的營(yíng)造對(duì)學(xué)生的影響是深遠(yuǎn)的，一個(gè)好的班級(jí)氣氛會(huì)使學(xué)生較容易快樂(lè)、有效地學(xué)習(xí)。反之，不好的班級(jí)氣氛，會(huì)使學(xué)生較容易感受到壓力，且學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)往往也較低落，同時(shí)也構(gòu)成了學(xué)生在人格特質(zhì)發(fā)展上的障礙。為學(xué)生營(yíng)造良好的班級(jí)氣氛，提供給學(xué)生優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，讓學(xué)生快樂(lè)、健康地在班級(jí)中成長(zhǎng)是班級(jí)管理者的義務(wù)和責(zé)任。2025/1/624一、班級(jí)氣氛的涵義與作用1、組織氣氛組織氣氛“如同個(gè)人特征的獨(dú)特結(jié)構(gòu)形成的個(gè)性一樣，生態(tài)、環(huán)境、社會(huì)系統(tǒng)各文化等因素的持續(xù)特性的獨(dú)特結(jié)構(gòu)形成了一種氣氛?！?、班級(jí)氣氛班級(jí)氣氛，又稱班級(jí)社會(huì)風(fēng)氣，它是一個(gè)描述學(xué)生對(duì)班級(jí)環(huán)境感知的較寬泛的術(shù)語(yǔ)，有許多不同的界定?！鞍嗉?jí)氣氛”是由班級(jí)教師和學(xué)生所組成的小型社會(huì)，各個(gè)成員對(duì)所在的班級(jí)所形成的共同的、獨(dú)特的感受和看法。2025/1/6252025/1/6263、班級(jí)氣氛的作用班級(jí)氣氛是一種情緒氣氛，為班級(jí)成員所共有的看法與心理感受。學(xué)生長(zhǎng)年累月地學(xué)習(xí)、生活在一個(gè)班級(jí)之中，班級(jí)成為了他們?cè)诩彝ヒ酝庾钪匾某砷L(zhǎng)環(huán)境，不同的班級(jí)氣氛對(duì)他們的身心健康和人格發(fā)展會(huì)產(chǎn)生不同的影響。支持性的班級(jí)環(huán)境建立在信賴和相互支持之上，而防衛(wèi)性班級(jí)環(huán)境則出現(xiàn)于不信任和相互攻擊、防衛(wèi)之時(shí)。班級(jí)氣氛與學(xué)生人格之間存在顯著的相關(guān)性。2025/1/627二、班級(jí)氣氛的影響因素1、班級(jí)團(tuán)體的性質(zhì)班級(jí)團(tuán)體的性質(zhì)就像一只無(wú)形的手一樣，雖然看不到它的存在，但是它卻深深的影響每一個(gè)人。2、家庭因素家庭的組成、經(jīng)濟(jì)、父母的期望、及父母的管教方式都會(huì)間接影響一個(gè)班級(jí)的氣氛。3、學(xué)校環(huán)境學(xué)校環(huán)境影響班級(jí)氣氛的形成，其中包括同學(xué)間相處融洽與否、教師是否對(duì)某一個(gè)班級(jí)存有成見(jiàn)、任課教師是否為學(xué)生所討厭，等等，種種學(xué)校因素皆會(huì)影響班級(jí)的氣氛。4、社會(huì)風(fēng)氣人們對(duì)民主意識(shí)有了更深的認(rèn)識(shí)，學(xué)生從小也被灌輸民主的觀念。2025/1/628三、班級(jí)氣氛的形態(tài)類型與測(cè)量工具1、班級(jí)氣氛的文化形態(tài)類型根據(jù)組織文化在外部集中與內(nèi)部集中、整合作用與差異作用、緊張與自由、穩(wěn)定與控制8個(gè)變量上的不同表現(xiàn)，班級(jí)組織文化的形態(tài)可分為四類：科層制文化；市場(chǎng)性文化；家庭式文化；特別工作組式文化。2、班級(jí)氣氛的測(cè)量工具班級(jí)組織氣氛既是組織內(nèi)部的特征表現(xiàn)，也是一種主體知覺(jué)，是可以加以測(cè)量和描述的。自從20世紀(jì)60年代以來(lái)，班級(jí)管理研究就一直在開(kāi)發(fā)測(cè)量和描述班級(jí)組織氣氛的量表工具。2025/1/629四、班級(jí)氣氛的營(yíng)造方法1、確立學(xué)習(xí)目標(biāo)，建立班級(jí)常規(guī)2、改善班級(jí)環(huán)境的形態(tài)與要素3、協(xié)調(diào)班級(jí)的交往與互動(dòng)4、施行合作學(xué)習(xí)與契約學(xué)習(xí)5、端正班級(jí)氣氛的管理取向2025/1/630五、班級(jí)特色氣氛的有效發(fā)展策略1、統(tǒng)整化以某種主題內(nèi)容為核心；將班級(jí)內(nèi)各種活動(dòng)予以統(tǒng)整，使班級(jí)各方面的成效均凝聚在此一主題內(nèi)容而有超越水平的表現(xiàn)。2、個(gè)別化舉凡班級(jí)內(nèi)的各種工作、活動(dòng)或課業(yè)學(xué)習(xí)，均開(kāi)放于每位學(xué)生,依據(jù)個(gè)人的潛能與特質(zhì)，而做出完全不同的貢獻(xiàn)與表現(xiàn)。3、合作性學(xué)生成員彼此間能以個(gè)人的潛能特質(zhì)與人互補(bǔ)、合作，使每一種工作、活動(dòng)或?qū)W習(xí)的進(jìn)行及成果，均能包容兩位以上學(xué)生的共同努力與特質(zhì)特征。4、精致性對(duì)于班級(jí)內(nèi)的某種工作、活動(dòng)或課業(yè)學(xué)習(xí)，學(xué)生個(gè)人或團(tuán)體均能竭盡所長(zhǎng)所能地找出最有效、最省力的方法，或能使其達(dá)到最好的表現(xiàn)。5、創(chuàng)新性學(xué)生個(gè)人或團(tuán)體均能竭盡所長(zhǎng)所能地做出不同于自己過(guò)去或周遭他人的表現(xiàn)或成效。2025/1/631第三節(jié)師生關(guān)系的管理與改進(jìn)師生關(guān)系是反映班級(jí)氣氛的重要方面，可以說(shuō)是班級(jí)氣氛的“無(wú)形網(wǎng)絡(luò)”，班級(jí)氣氛的改進(jìn)首先需要建立良好的師生關(guān)系。師生關(guān)系的質(zhì)量決定了班級(jí)學(xué)習(xí)的狀況，成功的教學(xué)依賴于一種真誠(chéng)的理解和信任的師生關(guān)系，改進(jìn)師生關(guān)系可以促進(jìn)師生之間的交往互動(dòng)，讓班級(jí)氣氛變得和諧融洽。2025/1/632一、師生關(guān)系的內(nèi)涵師生關(guān)系是一個(gè)由多層面關(guān)系構(gòu)成的關(guān)系體系。1、師生關(guān)系的概念結(jié)構(gòu)師生之間實(shí)際上存在三重關(guān)系，即社會(huì)關(guān)系，教與學(xué)的工作關(guān)系，以及自然的人際關(guān)系。師生關(guān)系體系由教學(xué)關(guān)系、心理關(guān)系、個(gè)人關(guān)系和道德關(guān)系四個(gè)層面的關(guān)系構(gòu)成。師生關(guān)系由教學(xué)關(guān)系、倫理關(guān)系、情感關(guān)系、法律關(guān)系、人際關(guān)系五個(gè)層面構(gòu)成。師生關(guān)系應(yīng)該由師生間教與學(xué)的工作關(guān)系、師生間的社會(huì)倫理關(guān)系和師生間的情感關(guān)系所構(gòu)成。2025/1/6332025/1/6342、師生關(guān)系的內(nèi)容結(jié)構(gòu)（1）以教學(xué)內(nèi)容為媒介的“教”與“學(xué)”的工作關(guān)系。（2）以社會(huì)生活、心理交往為基礎(chǔ)的人際關(guān)系。（3）以社會(huì)道德規(guī)范為基礎(chǔ)的倫理關(guān)系。（4）以法律規(guī)范為基礎(chǔ)的法律關(guān)系。2025/1/6353、師生關(guān)系的本質(zhì)師生關(guān)系具有理解性、形成性和反思性的特征。理解性是指師生雙方對(duì)對(duì)方及其語(yǔ)言符號(hào)理解后才會(huì)達(dá)到互動(dòng)目的；形成性是指師生雙方在互動(dòng)中完成自我知識(shí)建構(gòu)、成就建構(gòu)和人格建構(gòu)；反思性是指在互動(dòng)中伴隨著不斷的自我肯定和自我否定。2025/1/636二、師生關(guān)系的影響因素1、外部因素從外部因素來(lái)看，社會(huì)大環(huán)境、傳統(tǒng)觀念等都會(huì)影響師生間的關(guān)系。2、內(nèi)部因素從內(nèi)部因素來(lái)看，影響師生關(guān)系的主要因素有“教師期望、教學(xué)方式和教師素質(zhì)”等。2025/1/637三、教師的特質(zhì)與師生關(guān)系學(xué)生喜歡的教師特質(zhì)有：溫柔、親切、就事論事、不罵人、耐心、愛(ài)心、公平、上課認(rèn)真、關(guān)心同學(xué)、有學(xué)問(wèn)、能一起共同參與的教師。學(xué)生不喜歡的教師特質(zhì)有：上課講無(wú)關(guān)的話題、亂扯、臭屁、隨便罵人、啰嗦、偏見(jiàn)、偏心、不公平、自私、怪里怪氣的教師。1.專制型教師與師生關(guān)系2.民主型教師與師生關(guān)系3.放任型教師與師生關(guān)系2025/1/638四、良好師生關(guān)系的管理原則1.尊重與接納原則2.鼓勵(lì)與贊揚(yáng)原則3.輔導(dǎo)與支持原則2025/1/639五、良好師生關(guān)系的管理方法良好師生關(guān)系的管理：⑴要靠平常相處下工夫；⑵傾聽(tīng)學(xué)生的心聲，給學(xué)生說(shuō)話的機(jī)會(huì)；⑶避免用管教的態(tài)度，多站在學(xué)生角度想事情；⑷和學(xué)生一起行動(dòng)；⑸多和家長(zhǎng)溝通，必要時(shí)尋求協(xié)助；⑹班級(jí)常規(guī)的原則要堅(jiān)持。良好師生關(guān)系的管理方法包括：1.認(rèn)識(shí)學(xué)生、了解學(xué)生；2.親近學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生3.尊重差異，個(gè)別指導(dǎo)；4.開(kāi)展班級(jí)活動(dòng)，提高實(shí)踐能力。2025/1/640六、師生沖突問(wèn)題的診斷與解決師生沖突是不可避免的。學(xué)生會(huì)把教室以外與朋友間所發(fā)生的不滿和焦慮不安的情緒帶入教室中，不管教師如何細(xì)心去經(jīng)營(yíng)班級(jí)師生關(guān)系，教室中難免不會(huì)發(fā)生一些惱人的問(wèn)題。由于家庭機(jī)能失調(diào)，常會(huì)造成學(xué)生的情緒不安和需求不滿，學(xué)生在教室內(nèi)也無(wú)法靜下心來(lái)學(xué)習(xí)，他們會(huì)尋求教師的呵護(hù)與關(guān)愛(ài)。這些問(wèn)題也會(huì)造成師生沖突。2025/1/6412025/1/6421、師生沖突問(wèn)題的診斷教師想處理好教室內(nèi)的種種問(wèn)題，首先必須真正掌握班級(jí)問(wèn)題的根源。下面三種情境常常會(huì)引起不同的師生沖突和班級(jí)管理問(wèn)題。第一種情境是：兒童書寫猥褻的語(yǔ)言，列舉百科全書中的例句妨礙上課。（第一種情境，因?yàn)橹苯訒?huì)妨礙到上課的進(jìn)行，所以是教師的問(wèn)題。）第二種情境是：兒童的父母之間發(fā)生嚴(yán)重爭(zhēng)吵，兒童厭惡自己的父親。（第二種情境中，雖然教師希望學(xué)生能夠改變對(duì)她父親的感受和態(tài)度，但是學(xué)生并未妨礙上課，所以不會(huì)成為教師班級(jí)管理的問(wèn)題。）第三種情境是：上課時(shí)間兒童在教室后面，安靜地閱讀其它書籍或報(bào)紙。（在第三種情境中，難以明確判斷出它是屬于教師的問(wèn)題或?qū)W生的問(wèn)題。）2025/1/6432、制止和改變兒童行為的方法制止和改變兒童行為可以采取兩種基本的方法。一是表達(dá)感受和立場(chǎng)，敘述教師本身想法的方法。以直接、肯定的語(yǔ)氣，將學(xué)生現(xiàn)在的行為或這些行為如何妨礙上課和此時(shí)教師的感受等告訴兒童。也就是教師針對(duì)不滿意和不高興的情境，表明自己的感覺(jué)，由學(xué)生自動(dòng)改正這類行為。二是解決沖突的方法。2025/1/6443、師生沖突問(wèn)題的解決步驟⑴問(wèn)題明確化：⑵提出各種可能的解決方案：⑶評(píng)估各種解決的方案：⑷決定階段：⑸實(shí)行解決方案：⑹評(píng)估解決的結(jié)果：2025/1/645第四節(jié)教室環(huán)境布置與設(shè)計(jì)教室環(huán)境是形成班級(jí)氣氛的基礎(chǔ)條件，直接影響著學(xué)生對(duì)班級(jí)的感受。教室環(huán)境的管理是資源有限、創(chuàng)意無(wú)窮的活動(dòng)，需要讓教室成為每一個(gè)學(xué)生“快樂(lè)的家”。教室是學(xué)生除了家庭以外生活、學(xué)習(xí)的重要環(huán)境，是師生交往互動(dòng)的主要場(chǎng)所，教室的環(huán)境對(duì)學(xué)生的情緒、學(xué)習(xí)效率和學(xué)生身心健康有極大的影響，因些，教室的布置意義重大。2025/1/646一、教室環(huán)境布置的意義班級(jí)氣氛的建設(shè)不能忽視班級(jí)的物理環(huán)境和心理環(huán)境特點(diǎn)。從物理環(huán)境的角度看，教室里太熱、太冷、太擁擠或太吵鬧，會(huì)直接影響教師和學(xué)生的感覺(jué)、思維和行為。創(chuàng)造舒適的、功能齊全的班級(jí)環(huán)境是班級(jí)管理的重要組成部分。1、教室環(huán)境的類別教室環(huán)境布置與設(shè)計(jì)是班級(jí)氣氛營(yíng)造的物質(zhì)基礎(chǔ)，是對(duì)班級(jí)的環(huán)境管理，既涉及班級(jí)的物理環(huán)境建設(shè)，也深刻影響著班級(jí)師生的心理環(huán)境。班級(jí)物理環(huán)境班級(jí)心理環(huán)境2025/1/6472、發(fā)揮教室環(huán)境的教育功能一是安全和庇護(hù)的功能，通過(guò)提供安全的物理環(huán)境，讓學(xué)生有物理安全和心理安全感；二是社會(huì)交往的功能，班級(jí)環(huán)境可以促進(jìn)師生之間、學(xué)生之間的社會(huì)交流與互動(dòng)；三是象征性的標(biāo)識(shí)功能，每個(gè)班級(jí)或教室都具有獨(dú)特的個(gè)性特征，班級(jí)的布置和設(shè)計(jì)帶有明顯的個(gè)性化標(biāo)識(shí)，以反映班級(jí)的目標(biāo)和價(jià)值觀；四是完成教學(xué)任務(wù)的工具性功能，班級(jí)提供了完成教學(xué)任務(wù)和教學(xué)活動(dòng)所需要的設(shè)備和材料，有助于教學(xué)任務(wù)的順利完成；五是愉悅心情的審美功能，班級(jí)優(yōu)良的環(huán)境具有吸引人的審美價(jià)值，“丑陋”的班級(jí)環(huán)境會(huì)讓師生感到頭痛、乏力、不舒服；而“美麗”的班級(jí)環(huán)境則會(huì)讓師生感到心情愉快；六是促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)的功能，班級(jí)的主要目的是促進(jìn)兒童的身心發(fā)展，豐富的環(huán)境有助于兒童的道德發(fā)展、認(rèn)知發(fā)展和心理發(fā)展。第二節(jié)濕敏傳感器二、氯化鋰濕敏電阻氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測(cè)濕元件。典型的氯化鋰濕度傳感器有登莫（Dunmore）式和浸漬式兩種。登莫式傳感器是在聚苯乙烯圓管上做出兩條相互平行的鈀引線做電極，在該聚苯乙烯管上涂覆一層經(jīng)過(guò)堿化處理的聚乙烯醋酸鹽和氯化鋰水溶液的混合液，以形成均勻薄膜。圖7-10示出了登莫式傳感器的結(jié)構(gòu)。圖中A為聚苯乙烯包封的鋁管；B為用聚乙烯醋酸覆蓋在A上的鈀絲。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器浸漬式傳感器是在基本材料上直接浸漬氯化鋰溶液構(gòu)成的。這類傳感器的浸漬基片材料為天然樹(shù)皮。這種方式與圖7-10登莫式傳感器結(jié)構(gòu)登莫式不同，它部分地避免了高溫度下所產(chǎn)生的濕敏膜的誤差。由于采用了表面積大的基片材料，并直接在基片上浸漬氯化鋰溶液，因此這種傳感器具有小型化的特點(diǎn)。它適用于微小空間的濕度檢測(cè)。氯化鋰是典型的離子晶體。其濕敏機(jī)理可如下解釋：高濃度的氯化鋰溶液中，Li和Cl仍以正、負(fù)離子形式存在；而溶液中的離子導(dǎo)電能力與溶液的濃度有關(guān)。實(shí)踐證明，溶液的當(dāng)量電導(dǎo)隨著溶液的增加而下降。當(dāng)溶液置于一定溫度的環(huán)境中時(shí)，若環(huán)境的相對(duì)濕度高，溶液將因吸收水份而濃度降低；反之，環(huán)境的相對(duì)濕度低，則溶液的濃度就高。因此，氯化鋰濕敏電阻的阻值將隨環(huán)境相對(duì)濕度的改變而變化，從而實(shí)現(xiàn)了濕度的測(cè)量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器三、半導(dǎo)瓷濕敏電阻制造半導(dǎo)瓷濕敏電阻的材料，主要是不同類型的金屬氯化物。圖7-11是三種典型的金屬氯化物半導(dǎo)瓷的濕敏特性。由于它們的電阻率隨濕度的增加而下降，故稱為負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷。還有一種材料（如Fe3O4半導(dǎo)瓷）的電阻率隨著濕度的增加而增大，稱為正特性濕敏半導(dǎo)瓷。為了對(duì)正負(fù)特性作出解釋，下面介紹半導(dǎo)瓷濕敏材料的導(dǎo)電機(jī)理。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器1．半導(dǎo)瓷濕敏材料的導(dǎo)電機(jī)理關(guān)于半導(dǎo)體濕敏材料的導(dǎo)電機(jī)理有多種理論。一般認(rèn)為，作為濕敏材料的多晶陶瓷（也稱半導(dǎo)瓷），由于晶粒間界的結(jié)構(gòu)不夠致密與缺乏規(guī)律性，不僅載流子濃度遠(yuǎn)比晶粒內(nèi)部小，而且載流子遷移率也要低得多。所以，一般半導(dǎo)瓷的晶粒間界電阻要比體內(nèi)高得多。因而半導(dǎo)瓷的晶粒間界便成了半導(dǎo)瓷中傳導(dǎo)電流的主要障礙。正由于這種高阻效應(yīng)的存在，使半導(dǎo)瓷具有良好的濕敏特性。水分子中氫原子具有很強(qiáng)的正電場(chǎng)。當(dāng)水在半導(dǎo)瓷表面附著時(shí)，就可能從半導(dǎo)瓷表面俘獲電子，使半導(dǎo)瓷表面帶負(fù)電，相當(dāng)于表面電勢(shì)變負(fù)。如果該半導(dǎo)瓷是P型的，則由于水分子的吸附使表面電勢(shì)下降，這類材料就是負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷。它的阻值隨著濕度的增加可以下降三至四個(gè)數(shù)量級(jí)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器對(duì)于N型半導(dǎo)瓷，由于水分子附著同樣會(huì)使表面電勢(shì)下降；如果表面電勢(shì)下降比較多，不僅使表面的電子耗盡，同時(shí)將大量的空穴吸引到表面層，以至有可能達(dá)到表面層的空穴濃度高于電子濃度的程度，出現(xiàn)所謂表面反型層，這些空穴稱為反型載流子，它們同樣可以在表面遷移而對(duì)電導(dǎo)做出貢獻(xiàn)。這就說(shuō)明水分子的附著同樣可以使N型半導(dǎo)瓷材料的表面電阻下降。已知一系列的金屬氧化物，特別是過(guò)渡金屬氧化物及其鹽類都具有明顯的濕敏特性，如ZnO、CuO、Fe2O3、TiO2、V2O5、ZnCr2O4等等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器對(duì)于阻值隨濕度增加而增大的這類正特性濕敏半導(dǎo)瓷，其機(jī)理的解釋可認(rèn)為是由于這類材料的結(jié)構(gòu)，電子能量狀態(tài)與負(fù)特性有所不同。當(dāng)水分子的附著使表面電勢(shì)變負(fù)時(shí)，造成表面層電子濃度的下降，但還不足以使表面層的空穴濃度增加到出現(xiàn)反型的程度，此時(shí)仍以電子導(dǎo)電為主。于是表面電阻將由于電子濃度的下降而增大，這類半導(dǎo)瓷材料的表面層電阻將隨環(huán)境濕度的增加而加大。如果對(duì)于某一種半導(dǎo)瓷，它的晶粒間界電阻與體內(nèi)電阻相比并不很大，那么表面層電阻的加大對(duì)總電阻將不起多大作用。不過(guò)，通常濕敏半導(dǎo)瓷材料都是多孔型的，表面電阻占的比例很大，故表面層電阻的升高，必將引起總阻值的明顯升高。但由于晶體內(nèi)部低阻支路依然存在，所以總阻值的升高不像負(fù)特性材料中的阻值下降那么明顯。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器還有一種涂覆膜型的濕敏元件，它是由金屬氧化物粉末或某些金屬氧化物燒結(jié)體研成的粉末，通過(guò)一定方式的調(diào)合、噴灑或涂覆在具有叉指電極的陶瓷基片上面制成的。這類感濕元件的阻值隨環(huán)境濕度變化非常劇烈。這種特性是由其結(jié)構(gòu)所造成的。由于粉粒之間通常是很松散的“準(zhǔn)自由”表面，這種表面都非常有利于水分子附著，特別是粉粒與粉粒之間不太緊密的接觸更有利于水分子的附著。極性的、離解力極強(qiáng)的水分子在粉粒接觸處的附著將使其接觸程度強(qiáng)化，并且接觸電阻顯著降低。因此環(huán)境濕度越高，水分子附著越多，接觸電阻就越低。由于接觸電阻在濕敏元件中是起主導(dǎo)作用的，所以，隨著環(huán)境濕度的增加，元件的電阻下降。而且，不論是用負(fù)特性型還是正特性型的濕敏瓷粉作為原料，只要其結(jié)構(gòu)是屬于粉粒堆集型的，其阻值都將隨著環(huán)境溫度的增高而顯著下降，例如，燒結(jié)型Fe3O4濕敏電阻具有正特性，而瓷粉膜型Fe3O4濕敏電阻具有負(fù)特性。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器2．典型半導(dǎo)瓷濕敏電阻半導(dǎo)瓷濕敏電阻具有較好的熱穩(wěn)定性，較強(qiáng)的抗沾污能力，能在惡劣、易污染的環(huán)境中測(cè)得準(zhǔn)確的濕度數(shù)據(jù)，而且還有響應(yīng)快、使用濕度范圍寬(可在150℃以下使用)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)用中占有很重要的位置。（1）燒結(jié)型濕敏電阻燒結(jié)型半導(dǎo)瓷濕敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖7-12所示。其感濕體4為MgCr2TiO2多孔陶瓷，氣孔率達(dá)30%~40%。多孔電極3的材料為RuO2，RuO2的熱膨脹系數(shù)與陶瓷相同，因而有良好的附著力。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器RuO2通過(guò)絲網(wǎng)印刷到陶瓷片的兩面，在高濕下燒結(jié)形成多孔性的電極，孔的平均尺寸大于1μm。MgCr2TiO2屬于甲型半導(dǎo)體，其特點(diǎn)是感濕靈敏度適中，電阻率低，阻值濕度特性好。為改善燒結(jié)特性和提高元件的機(jī)械強(qiáng)度及抗熱驟變特性，在原料中加入30%mol的TiO2。這樣在1300℃的空氣中可燒結(jié)成相當(dāng)理想的瓷體。器件安裝在一種高致密、疏水性的陶瓷片底座6上，為避免底座上測(cè)量電極a、b之間因吸濕和沾污而引起漏電，在測(cè)量電極a、b的周圍設(shè)置隔漏環(huán)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器（2）涂覆膜型Fe3O4濕敏器件除上述燒結(jié)型陶瓷外還有一種由金屬氧化物微粒經(jīng)過(guò)堆積、粘結(jié)而成的材料，它也具有較好的感濕特性。用這種材料制做的濕敏器件，一般稱為涂覆膜型或瓷粉型濕敏器件。這種濕敏器件有多種品種，其中比較典型且性能較好的是Fe3O4濕敏器件。Fe3O4濕敏器件采用滑石瓷做基片，在基片上用絲網(wǎng)印刷工藝印制成梳狀金電極。將純將的Fe3O4膠粒，用水調(diào)制成適當(dāng)粘度的漿料，然后將其涂覆在已有金電極的基片上，經(jīng)低溫烘干后，引出電極即可使用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)濕敏傳感器涂覆膜型Fe3O4濕敏器件的感濕膜，是結(jié)構(gòu)松散的Fe3O4微粒的集合體。它與燒結(jié)陶瓷相比，缺少足夠的機(jī)械強(qiáng)度。Fe3O4微粒之間，依靠分子力和磁力的作用，構(gòu)成接觸型結(jié)合。雖然Fe3O4微粒本身的體電阻較小，但微粒間的接觸電阻卻很大，這就導(dǎo)致Fe3O4感濕膜的整體電阻很高。當(dāng)水分子透過(guò)松散結(jié)構(gòu)的感濕膜而吸附在微粒表面上時(shí)，將擴(kuò)大微粒間的面接觸，導(dǎo)致接觸電阻的減??；因而這種器件具有負(fù)感濕特性。Fe3O4濕敏器件的主要優(yōu)點(diǎn)是，在常溫、常濕下性能比較穩(wěn)定，有較強(qiáng)的抗結(jié)露能力。在全濕范圍內(nèi)有相當(dāng)一致的濕敏特性，而且其工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。其主要缺點(diǎn)是響應(yīng)緩慢，并有明顯的濕滯效應(yīng)。上一頁(yè)返回第三節(jié)磁敏傳感器一、磁敏電阻器1．磁阻效應(yīng)將一載流導(dǎo)體置于外磁場(chǎng)中，除了產(chǎn)生霍爾效應(yīng)外，其電阻也會(huì)隨磁場(chǎng)而變化，這種現(xiàn)象稱為磁電阻效應(yīng)，簡(jiǎn)稱磁阻效應(yīng)。磁敏電阻器就是利用磁阻效應(yīng)制成的一種磁敏元件。當(dāng)溫度恒定時(shí)，在弱磁場(chǎng)范圍內(nèi)，磁阻與磁感應(yīng)強(qiáng)度的平方成正比。對(duì)于只有電子參與導(dǎo)電的最簡(jiǎn)單的情況，理論推出磁阻效應(yīng)的表達(dá)式為

（7-2）式中：B——磁感應(yīng)強(qiáng)度；

μ——電子遷移率；

ρ0

——零磁場(chǎng)下的電阻率；

ρB——磁感應(yīng)強(qiáng)度為時(shí)的電阻率。下一頁(yè)返回第三節(jié)磁敏傳感器設(shè)電阻率的變化為，則電阻率的相對(duì)變化率為 （7-3）由上式可知，磁場(chǎng)一定時(shí)，遷移率高的材料磁阻效應(yīng)明顯。InSb和InAs等半導(dǎo)體的載流子遷移率都很高，更適合于制作磁敏電阻。2．磁敏電阻的形狀磁阻的大小除了與材料有關(guān)外，還和磁敏電阻的幾何形狀有關(guān)。常見(jiàn)的磁敏電阻是圓盤形的，中心和邊緣處為兩電極。這種圓盤形磁阻器叫科爾比諾圓盤。其磁阻效應(yīng)叫科爾比諾效應(yīng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)磁敏傳感器在考慮到形狀的影響時(shí)，電阻率的相對(duì)變化與磁感應(yīng)強(qiáng)度和遷移率的關(guān)系，可以近似用下式表示 （7-4）式中：——形狀效應(yīng)系數(shù)；

L、b分別為磁敏電阻的長(zhǎng)度和寬度。各種形狀的磁敏電阻器，其磁阻RB與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系如圖7-13所示，圖中R0為B=0時(shí)的電阻值。由圖可見(jiàn)，圓盤形樣品的磁阻最大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)磁敏傳感器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(jiǎn)單線路可以探測(cè)各種磁場(chǎng)外，在測(cè)量方面還可制成位移檢測(cè)器、角度檢測(cè)順、功率計(jì)、安培計(jì)等。此外，還可用磁敏電阻制成交流放大器、振蕩器等。二、磁敏二極管（SMD）磁敏二極管的結(jié)構(gòu)原理如圖7-14所示。在高阻半導(dǎo)體芯片（本征型I）兩端。分別制作P、N兩個(gè)電極，形成P-I-N結(jié)。P、N都為重?fù)诫s區(qū)，本征區(qū)I的長(zhǎng)度較長(zhǎng)。同時(shí)對(duì)I區(qū)的兩側(cè)面進(jìn)行不同的處理。一個(gè)側(cè)面磨成光滑面，另一面打毛。由于粗糙的表面處容易使電子-空穴對(duì)復(fù)合而消失，我們稱之為r(recombination)面，這樣就構(gòu)成了磁敏二極管。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)磁敏傳感器現(xiàn)利用圖7-14對(duì)磁敏二極管的原理作簡(jiǎn)要說(shuō)明。如果外加正向偏壓，即P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)，那么將會(huì)有大量空穴從P區(qū)注入到I區(qū)，同時(shí)也有大量電子從N區(qū)注入到I區(qū)，如將這樣的磁敏二極管置于磁場(chǎng)中，則注入的電子和空穴都要受到洛侖茲力的作用而向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)磁場(chǎng)方向使電子和空穴向r面偏轉(zhuǎn)時(shí)，它們將因復(fù)合而消失，因而電流很小；當(dāng)磁場(chǎng)方向使電子和空穴向光滑面偏轉(zhuǎn)時(shí)它們的復(fù)合率變小，電流就大。由此可見(jiàn)，高復(fù)合面與光滑面的復(fù)合率差別愈大，磁敏二極管的靈敏度也就愈高。磁敏二極管在不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向下的伏安特性如圖7-15所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)磁敏傳感器利用這些特性曲線就能根據(jù)某一偏壓正氣電流值來(lái)確定磁場(chǎng)的大小和方向。磁敏二極管與其他磁敏器件相比，具有以下特點(diǎn)：（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(jiǎn)單，成本低廉，更適合于測(cè)量弱磁場(chǎng)。（2）具有正反磁靈敏度。這一點(diǎn)是磁阻器件所欠缺的。故磁敏二極管可用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。（3）靈敏度與磁場(chǎng)關(guān)系呈線性的范圍比較窄。這一點(diǎn)不如霍爾元件。磁敏二極管可用來(lái)檢測(cè)交、直流磁場(chǎng)，特別適合于測(cè)量弱磁場(chǎng)；可制作箍位電流計(jì)，對(duì)高壓線進(jìn)行不斷線、無(wú)接觸電流測(cè)量，還可作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，無(wú)接觸電位計(jì)等。上一頁(yè)返回第四節(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。它也是基于半導(dǎo)體的內(nèi)光效應(yīng)，將光信號(hào)變成為電信號(hào)的光輻射探測(cè)器件。但是不管是光電導(dǎo)器件還是光生伏特效應(yīng)器件，它們檢測(cè)的都是在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)光的強(qiáng)度，或者說(shuō)光子的數(shù)目。而半導(dǎo)體色敏器件則可用來(lái)直接測(cè)量從可見(jiàn)光到近紅外波段內(nèi)單色輻射的波長(zhǎng)。這是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型光敏器件。本節(jié)將對(duì)色敏傳感器的測(cè)色原理及其基本特性簡(jiǎn)要介紹。一、半導(dǎo)體色敏傳感器的基本原理半導(dǎo)體色敏傳感器相當(dāng)于兩只結(jié)構(gòu)不同的光電二極管的組合，故又稱雙結(jié)光電二極管。其結(jié)構(gòu)原理及等效電路示于圖7-16中。為了說(shuō)明色敏傳感器的工作原理，有必要對(duì)光電二極管的工作原理作一回顧。下一頁(yè)返回第四節(jié)色敏傳感器1．光電二極管的工作原理對(duì)于用半導(dǎo)體硅制造的光電二極管，在受光照射時(shí)，若入射光子的能量大于硅的禁帶寬度，則光子就激發(fā)價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，而產(chǎn)生一對(duì)電子—空穴。這些由光子激發(fā)而產(chǎn)生的電子—空穴統(tǒng)稱為光生載流子。光電二極管的基本部分是一個(gè)P-N結(jié)。產(chǎn)生的光生載流子只要能擴(kuò)散到勢(shì)壘區(qū)的邊界，其中少數(shù)載流子（P區(qū)中的電子或N區(qū)中的空穴）就受勢(shì)壘區(qū)強(qiáng)電場(chǎng)的吸引而被拉向背面區(qū)域。這部分少數(shù)載流子對(duì)電流做出貢獻(xiàn)。多數(shù)載流子（N區(qū)中的電子或P區(qū)中的空穴）則受勢(shì)壘區(qū)電場(chǎng)的排斥而留在勢(shì)壘的邊緣。在勢(shì)壘區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的光生電子和光生空穴則分別被電場(chǎng)掃向N區(qū)和P區(qū)，它們對(duì)電流也有貢獻(xiàn)。用能帶圖來(lái)表示上述過(guò)程如圖7-17（a）所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)色敏傳感器圖中EC示導(dǎo)帶底能量，EV表示價(jià)帶頂能量?！癘”表示帶正電荷的空穴；“●”表示電子。IL表示光電流，它由勢(shì)壘區(qū)兩邊能運(yùn)動(dòng)到勢(shì)壘邊緣的少數(shù)載流子和勢(shì)壘區(qū)中產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)構(gòu)成。其方向是由N區(qū)流和P區(qū)，即與無(wú)光照時(shí)P-N結(jié)的反向飽和電流方向相同。當(dāng)P-N結(jié)開(kāi)路或接有負(fù)載時(shí)，勢(shì)壘區(qū)電場(chǎng)收集的光一載流子便要在勢(shì)壘區(qū)兩邊積累，從而使P區(qū)電位升高，N區(qū)電位降低，造成一個(gè)光生電動(dòng)勢(shì)，如圖7-17（b）所示。該電動(dòng)勢(shì)使原P-N結(jié)的勢(shì)壘高度下降為。其中即光生電動(dòng)勢(shì)。它相當(dāng)于在P-N結(jié)上加了正向偏壓。只不過(guò)這是光照形成的，而不是用電源饋送的。這個(gè)電壓稱為光生電壓