磁电式传感器3学习教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPTX 页数:49 大小:3.6MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器7.3磁敏式传感器7.4磁电式传感器应用(yìngyòng)磁电感应式传感器:利用电磁感应原理将被测量(如振动、位移(wèiyí)、转速等)转换成电信号的一种传感器。有源传感器:不需要辅助电源,就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号。特点:输出功率大,性能稳定,具有一定的工作带宽(10~1000Hz)。§7.1磁电感应式传感器§7.1磁电感应式传感器§7.1磁电感应式传感器§7.1磁电感应式传感器§7.1磁电感应式传感器§7.1磁电感应式传感器四、磁电感应式传感器测量(cèliáng)电路7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器7.3磁敏式传感器7.4磁电式传感器应用(yìngyòng)霍尔:1879年设霍尔元件(yuánjiàn)为N型半导体,当通电流I时FL=qvBRH被定义为霍尔元件的霍尔系数。霍尔系数由半导体材料性质决定(juédìng),反映材料霍尔效应的强弱。霍尔元件:基于霍尔效应工作(gōngzuò)的半导体器件。霍尔元件材料:多采用N型半导体材料。霍尔元件组成:霍尔片、四根引线和壳体。二、霍尔元件(yuánjiàn)的结构与特性(1)基本连接方式与测量(cèliáng)电路(1)额定功耗在环境温度25℃时,允许(yǔnxǔ)通过霍尔元件的电流和电压的乘积。霍尔元件不等位(děnɡwèi)电动势也叫传感器输出电压的零位误差。温度(wēndù)影响电阻率、迁移率、载流子浓度,导致霍尔元件内阻、霍尔电势随温度(wēndù)变化。(3)恒流源补偿当负载电阻比霍尔元件输出电阻大得多时,输出电阻变化对霍尔电压输出的影响很小。在这种情况下,可考虑(kǎolǜ)在输入端采用恒流源补偿。输入电阻随温度变化而引起控制电流的变化极小,减少了输入端温度影响。三、霍尔元件(yuánjiàn)测量误差和补偿(1)霍尔电压的温度稳定性好最大优点是在恒流工作时温度稳定性好,温度变化10℃,输出电压变化不超过-0.6%。(2)输出线性好最大误差只有2%。完全可以满足一般的用途。(3)灵敏度低在500高斯左右开始(kāishǐ)达到饱和。(4)不平衡电压随温度变化大在弱磁场中(10高斯以下)不如InSb霍尔传感器。InSb霍尔传感器与GaAs的特性几乎相反。(1)不平衡电压稳定性好InSb霍尔传感器在恒压工作时不平衡电压的稳定性很好,噪音(zàoyīn)也小,可很好地在弱磁场中工作测量。(2)霍尔电压的温度稳定性不好在恒流工作时其温度系数最大为-2%/℃,GaAs的30~40倍。为了改善InSb霍尔传感器的温度特性,采用恒压工作,可降低温度系数近10倍。集成霍尔传感器:利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量线路集成在一起的霍尔传感器,取消了传感器和测量电路之间的界限,实现了材料、元件、电路三位一体。集成霍尔传感器由于减少了焊点,显著地提高了可靠性,还具有体积小、重量轻、功耗低等优点,应用(yìngyòng)越来越广泛。五、集成(jíchénɡ)霍尔传感器7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器7.3磁敏式传感器7.4磁电式传感器应用(yìngyòng)TheNobelPrizeinPhysics2011磁阻效应:当载流体置于磁场中,其电阻会随磁场而变化的现象。当温度恒定(héngdìng)时,在磁场中磁阻与磁感应强度B的平方成正比。若器件只有在电子参与导电的情况下,理论推导出来的磁阻效应方程为(1)灵敏度特性(tèxìng)磁敏电阻的灵敏度一般是非线性的,且受温度的影响较大。(2)电阻-温度特性半导体磁阻元件的温度特性不好。元件的电阻值在不大的温度变化(biànhuà)范围内减小的很快。因此,在应用时,一般都要设计温度补偿电路。磁敏二极管的P型和N型电极由高阻材料制成,在P、N之间有一个较长的本征区I。本征区I的一面磨成光滑的无复合(fùhé)表面(为I区),另一面打毛,设置成高复合(fùhé)区(为r区),因为电子—空穴对易于在粗糙表面复合(fùhé)而消失。在弱P型或弱N型本征半导体上用合金法或扩散(kuòsàn)法形成发射极、基极和集电极。基区较长。基区结构类似磁敏二极管,有高复合速率的r区和本征I区。长基区分为运输基区和复合基区。7.1磁电感应式传感器7.2霍尔式传感器7.3磁敏式传感器7.4磁电式传感器应用(yìngyòng)在驱动源和负载之间的扭转轴的两侧(liǎnɡcè)安装有齿形圆盘。磁电传感器的检测元件部分由永久磁铁、感应线圈和铁芯组成。检测磁场是霍尔式传感器最典型的应用之一。霍尔器件做成各种形式的探头,放在被测磁场中,使磁力线和器件表面垂直,通电(tōngdiàn)后即可输出与被测磁场的磁感应强度成