常用傳感器原理及應(yīng)用PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1常用傳感器原理及應(yīng)用常用傳感器原理及應(yīng)用第1頁/共77頁1 1、熱電阻傳感器、熱電阻傳感器 幾乎所有物質(zhì)的電阻率都隨本身溫度的變化而變化幾乎所有物質(zhì)的電阻率都隨本身溫度的變化而變化-熱電阻效應(yīng)熱電阻效應(yīng)。 根據(jù)電阻和溫度之間的函數(shù)關(guān)系，可以將溫度變化量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電參量，從而實(shí)現(xiàn)溫度的電測量。根據(jù)電阻和溫度之間的函數(shù)關(guān)系，可以將溫度變化量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電參量，從而實(shí)現(xiàn)溫度的電測量。 利用這一原理制成的溫度敏感元件稱為利用這一原理制成的溫度敏感元件稱為熱電阻熱電阻。 熱電阻材料可分為熱電阻材料可分為金屬熱電阻金屬熱電阻和和半導(dǎo)體熱電阻半導(dǎo)體熱電阻。 RTD以以0阻值作為標(biāo)稱值。阻值作為標(biāo)稱

2、值。如：如：Pt100第2頁/共77頁（1）鉑電阻鉑電阻與溫度變化之間的關(guān)系為鉑電阻與溫度變化之間的關(guān)系為當(dāng)當(dāng)0t6600t660時(shí)，時(shí)，Rt=R0Rt=R0（1+At+Bt1+At+Bt2 2）當(dāng)當(dāng)-190t0-190tT2 - 2mV/K 一定時(shí),二極管的正向電壓與被測溫度成線性關(guān)系； 在一定的電流下，其正向電壓隨溫度的升高而降低，故呈負(fù)溫度系數(shù)第9頁/共77頁3 3、集成溫度傳感器、集成溫度傳感器 集成溫度傳感器是以晶體管作為感溫元件，并將溫敏晶體管及輔助電路集成在同一芯片上。單個(gè)晶體管基極集成溫度傳感器是以晶體管作為感溫元件，并將溫敏晶體管及輔助電路集成在同一芯片上。單個(gè)晶體管基極 發(fā)

3、射極之間的電壓在恒定集電極電流的條件下，可以認(rèn)為與溫度呈單值線性關(guān)系。發(fā)射極之間的電壓在恒定集電極電流的條件下，可以認(rèn)為與溫度呈單值線性關(guān)系。 集成溫度傳感器的輸出形式有電壓型電流型。電壓型的靈敏度為集成溫度傳感器的輸出形式有電壓型電流型。電壓型的靈敏度為10mV/10mV/，電流型的靈敏度為，電流型的靈敏度為1A/K1A/K。第10頁/共77頁AD590 （電流型）（電流型） AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：1、流過器件的電流（、流過器件的電流（ A）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度度數(shù)

4、）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度度數(shù)A/KIT 2、AD590的測溫范圍為的測溫范圍為-55+150。3、AD590的電源電壓范圍為的電源電壓范圍為4V30V。AD590可以承受可以承受44V正向電壓和正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。4、輸出電阻為、輸出電阻為710M 。5、精度高。有、精度高。有I、J、K、L、M五檔，五檔，M檔精度最高，誤差為檔精度最高，誤差為0.3。第11頁/共77頁第12頁/共77頁第13頁/共77頁二、光電傳感器二、光電傳感器（1）光譜光譜光波光波： 波長為波長為10106nm的電磁波的電磁波可見光可見光：波長波長

5、380780nm紫外線紫外線：波長波長10380nm， 波長波長300380nm稱為近紫外線稱為近紫外線 波長波長200300nm稱為遠(yuǎn)紫外線稱為遠(yuǎn)紫外線 波長波長10200nm稱為極遠(yuǎn)紫外線，稱為極遠(yuǎn)紫外線，紅外線紅外線：波長波長780106nm 波長波長3m（即（即3000nm）以下的稱近紅外線）以下的稱近紅外線 波長超過波長超過3m 的紅外線稱為遠(yuǎn)紅外線。的紅外線稱為遠(yuǎn)紅外線。1、概述、概述第14頁/共77頁光譜分布如圖所示光譜分布如圖所示第15頁/共77頁 光電效應(yīng)光電效應(yīng)是指物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物是指物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量，從而產(chǎn)生的電效應(yīng)。光電體中某些電子

6、的能量，從而產(chǎn)生的電效應(yīng)。光電傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)外光電效應(yīng)和和內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。兩大類。外光電效應(yīng)外光電效應(yīng) 在光線的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表在光線的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。向外發(fā)射的稱為外光電效應(yīng)。向外發(fā)射的電子叫做光電子?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件有電子叫做光電子?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件有光電管、光電倍增管等。光電管、光電倍增管等。（2 2）光電效應(yīng)）光電效應(yīng)第16頁/共77頁 當(dāng)光照射在物體上，使物體的當(dāng)光照射在物體上，使物體的電阻率電阻率發(fā)生

7、發(fā)生變化，或產(chǎn)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫做的現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效內(nèi)光電效應(yīng)應(yīng)，它多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。根據(jù)工作原理的不，它多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。根據(jù)工作原理的不同，內(nèi)光電效應(yīng)分為同，內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng)和和光生伏特效光生伏特效應(yīng)應(yīng)兩類：兩類： A. 光電導(dǎo)效應(yīng)光電導(dǎo)效應(yīng) 在光線作用，電子吸收光子能量從鍵合狀在光線作用，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電導(dǎo)率的變化，這種現(xiàn)象被稱為光電導(dǎo)效應(yīng)?；谶@種效應(yīng)，這種現(xiàn)象被稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。基于這種效應(yīng)的光電器件有的光電器件有光敏電阻光敏電阻。內(nèi)光電效應(yīng)內(nèi)光電效應(yīng)第17頁/共77

8、頁過程：過程：當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，價(jià)帶中的電子受當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，價(jià)帶中的電子受到能量大于或等于禁帶寬度的光子轟擊，并使其由價(jià)到能量大于或等于禁帶寬度的光子轟擊，并使其由價(jià)帶越過禁帶躍入導(dǎo)帶，如圖，使材料中導(dǎo)帶內(nèi)的電子帶越過禁帶躍入導(dǎo)帶，如圖，使材料中導(dǎo)帶內(nèi)的電子和價(jià)帶內(nèi)的空穴濃度增加，從而使電導(dǎo)率變大。和價(jià)帶內(nèi)的空穴濃度增加，從而使電導(dǎo)率變大。導(dǎo)帶導(dǎo)帶價(jià)帶價(jià)帶禁帶禁帶自由電子所占能帶自由電子所占能帶不存在電子所占能帶不存在電子所占能帶價(jià)電子所占能帶價(jià)電子所占能帶Eg第18頁/共77頁 材料的光導(dǎo)性能決定于禁帶寬度，對(duì)于材料的光導(dǎo)性能決定于禁帶寬度，對(duì)于一種光電導(dǎo)材料，總存在一個(gè)

9、照射光波長限一種光電導(dǎo)材料，總存在一個(gè)照射光波長限0，只有波長小于，只有波長小于0的光照射在光電導(dǎo)體上，才的光照射在光電導(dǎo)體上，才能產(chǎn)生電子能級(jí)間的躍進(jìn)，從而使光電導(dǎo)體的能產(chǎn)生電子能級(jí)間的躍進(jìn)，從而使光電導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加。電導(dǎo)率增加。 式中式中、分別為入射光的頻率和波長分別為入射光的頻率和波長。 Eg24. 1hch 為了實(shí)現(xiàn)能級(jí)的躍遷，入射光的能量必須大于光為了實(shí)現(xiàn)能級(jí)的躍遷，入射光的能量必須大于光電導(dǎo)材料的禁帶寬度電導(dǎo)材料的禁帶寬度Eg，即，即第19頁/共77頁 B. 光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng) 在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫做勢(shì)的

10、現(xiàn)象叫做光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)。 基于該效應(yīng)的光電器件有基于該效應(yīng)的光電器件有光電池光電池和和光敏二極管光敏二極管、光敏三極管光敏三極管。 勢(shì)壘效應(yīng)（結(jié)光電效應(yīng)）。勢(shì)壘效應(yīng)（結(jié)光電效應(yīng)）。 接觸的半導(dǎo)體和接觸的半導(dǎo)體和PN結(jié)中，當(dāng)光線照射其接觸結(jié)中，當(dāng)光線照射其接觸區(qū)域時(shí)，便引起光電動(dòng)勢(shì)，區(qū)域時(shí)，便引起光電動(dòng)勢(shì)，這就是結(jié)光電效應(yīng)。以這就是結(jié)光電效應(yīng)。以PN結(jié)為例，光線照射結(jié)為例，光線照射PN結(jié)時(shí)，設(shè)光子能量大于禁帶結(jié)時(shí)，設(shè)光子能量大于禁帶寬度寬度Eg，使價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，而產(chǎn)生電子，使價(jià)帶中的電子躍遷到導(dǎo)帶，而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在阻擋層內(nèi)電場的作用下，被光激發(fā)的電空穴對(duì)，在阻擋層內(nèi)電場的

11、作用下，被光激發(fā)的電子移向子移向N區(qū)外側(cè)，被光激發(fā)的空穴移向區(qū)外側(cè)，被光激發(fā)的空穴移向P區(qū)外側(cè)，從區(qū)外側(cè)，從而使而使P區(qū)帶正電，區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，形成光電動(dòng)勢(shì)。區(qū)帶負(fù)電，形成光電動(dòng)勢(shì)。 第20頁/共77頁側(cè)向光電效應(yīng)。側(cè)向光電效應(yīng)。 當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時(shí)，有載流子當(dāng)半導(dǎo)體光電器件受光照不均勻時(shí)，有載流子濃度梯度將會(huì)產(chǎn)生側(cè)向光電效應(yīng)。濃度梯度將會(huì)產(chǎn)生側(cè)向光電效應(yīng)。當(dāng)光照部分吸收當(dāng)光照部分吸收入射光子的能量產(chǎn)生電子空穴對(duì)時(shí)，光照部分載流入射光子的能量產(chǎn)生電子空穴對(duì)時(shí)，光照部分載流子濃度比未受光照部分的載流子濃度大，就出現(xiàn)了子濃度比未受光照部分的載流子濃度大，就出現(xiàn)了載流子濃度梯度，因

12、而載流子就要擴(kuò)散。如果電子載流子濃度梯度，因而載流子就要擴(kuò)散。如果電子遷移率比空穴大，那么空穴的擴(kuò)散不明顯，則電子遷移率比空穴大，那么空穴的擴(kuò)散不明顯，則電子向未被光照部分?jǐn)U散，就造成光照射的部分帶正電向未被光照部分?jǐn)U散，就造成光照射的部分帶正電，未被光照射部分帶負(fù)電，光照部分與未被光照部，未被光照射部分帶負(fù)電，光照部分與未被光照部分產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)。基于該效應(yīng)的光電器件如半導(dǎo)體分產(chǎn)生光電動(dòng)勢(shì)?；谠撔?yīng)的光電器件如半導(dǎo)體光電位置敏感器件（光電位置敏感器件（PSD）。）。第21頁/共77頁2、光敏電阻、光敏電阻 光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對(duì)光線十分敏感。它在無光照射時(shí)，

13、呈高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí)，其電阻值迅速減小。光敏電阻器是利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種特殊電阻器，對(duì)光線十分敏感。它在無光照射時(shí)，呈高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí)，其電阻值迅速減小。 (1)光敏電阻器的結(jié)構(gòu)與特性光敏電阻器的結(jié)構(gòu)與特性: 光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成.RG第22頁/共77頁 光敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖所示。管芯是一塊安裝在絕緣襯底上帶有兩個(gè)歐姆接觸電極的光電導(dǎo)體。光導(dǎo)體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應(yīng)，只限于光照的表面薄層，雖然產(chǎn)生的載流子也有少數(shù)擴(kuò)散到內(nèi)部去，但擴(kuò)散深度光敏電阻的結(jié)構(gòu)如圖所示。管芯是一塊安裝在

14、絕緣襯底上帶有兩個(gè)歐姆接觸電極的光電導(dǎo)體。光導(dǎo)體吸收光子而產(chǎn)生的光電效應(yīng)，只限于光照的表面薄層，雖然產(chǎn)生的載流子也有少數(shù)擴(kuò)散到內(nèi)部去，但擴(kuò)散深度有有限，因此光電導(dǎo)體一般都做成薄層。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用限，因此光電導(dǎo)體一般都做成薄層。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極一般采用梳子狀梳子狀圖案圖案.A金屬封裝的金屬封裝的硫化鎘光敏電阻硫化鎘光敏電阻結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖光導(dǎo)電材料光導(dǎo)電材料絕緣襯低絕緣襯低引線引線電極電極引線引線光電導(dǎo)體光電導(dǎo)體第23頁/共77頁（2）光敏電阻器的種類）光敏電阻器的種類 光敏電阻器可以根據(jù)光敏電阻器的制作材料和光譜特性來分類。光敏電阻器可以根據(jù)光敏電阻器

15、的制作材料和光譜特性來分類。 按光敏電阻器的制作材料分類按光敏電阻器的制作材料分類 光敏電阻器按其制作材料的不同可分為光敏電阻器按其制作材料的不同可分為多晶光敏電阻多晶光敏電阻器和器和單晶光敏電阻單晶光敏電阻器，器，還可分為硫化還可分為硫化鎘鎘(CdS)光敏電阻器、光敏電阻器、 硒化硒化鎘鎘(CdSe)光敏電阻器、光敏電阻器、 硫化硫化鉛鉛(PbS)光敏電阻器、光敏電阻器、 硒化硒化鉛鉛(PbSe) 光敏電阻器、光敏電阻器、 銻化銻化銦銦(InSb) 光敏電阻器等多種。光敏電阻器等多種。第24頁/共77頁第25頁/共77頁按光譜特性分類：按光譜特性分類： 光敏電阻器按其光譜特性可分為光敏電阻器

16、按其光譜特性可分為: 可見光光敏電阻器可見光光敏電阻器 紫外光光敏電阻器紫外光光敏電阻器 紅外光光敏電阻器。紅外光光敏電阻器。 可見光光敏電阻器可見光光敏電阻器主要用于各種光電自動(dòng)控制系統(tǒng)、電子照相機(jī)和光報(bào)警器等電子產(chǎn)品中。主要用于各種光電自動(dòng)控制系統(tǒng)、電子照相機(jī)和光報(bào)警器等電子產(chǎn)品中。 紫外光光敏電阻器紫外光光敏電阻器主要用于紫外線探測儀器。主要用于紫外線探測儀器。 紅外光光敏電阻器紅外光光敏電阻器主要用于天文、軍事等領(lǐng)域的有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中。主要用于天文、軍事等領(lǐng)域的有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)中。 第26頁/共77頁（3）光敏電阻器的主要參數(shù)）光敏電阻器的主要參數(shù) 1亮電阻亮電阻 （RL）是指光敏電

17、阻器受到光照射時(shí)的電阻值。是指光敏電阻器受到光照射時(shí)的電阻值。 2暗電阻暗電阻 （RD）是指光敏電阻器在無光照射（黑暗環(huán)境）時(shí)的電阻值。是指光敏電阻器在無光照射（黑暗環(huán)境）時(shí)的電阻值。 3最高工作電壓最高工作電壓 （VM）是指光敏電阻器在額定功率下所允許承受的最高電壓。是指光敏電阻器在額定功率下所允許承受的最高電壓。 4亮電流亮電流 （IL）是指在光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓受到光照時(shí)所通過的電流。是指在光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓受到光照時(shí)所通過的電流。 5暗電流暗電流 （ID）是指在無光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓下通過的電流。是指在無光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加

18、電壓下通過的電流。 第27頁/共77頁 6時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) 是指光敏電阻器從光照躍變開始到穩(wěn)定亮電流的是指光敏電阻器從光照躍變開始到穩(wěn)定亮電流的63%時(shí)所需的時(shí)間。時(shí)所需的時(shí)間。 7電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù) 是指光敏電阻器在環(huán)境溫度改變是指光敏電阻器在環(huán)境溫度改變1時(shí)，其電阻值的相對(duì)變化。時(shí)，其電阻值的相對(duì)變化。 8靈敏度靈敏度 是指光敏電阻器在有光照射和無光照射時(shí)電阻值的相對(duì)變化。是指光敏電阻器在有光照射和無光照射時(shí)電阻值的相對(duì)變化。 （4）常用的光敏電阻器）常用的光敏電阻器 常用的光敏電阻器有常用的光敏電阻器有MG41MG45系列系列第28頁/共77頁表表 光敏電阻器的型號(hào)命名及含義光敏電

19、阻器的型號(hào)命名及含義 第一部分：主稱第一部分：主稱第二部分：用途或特征第二部分：用途或特征第三部分：序號(hào)第三部分：序號(hào)字母字母含義含義數(shù)字?jǐn)?shù)字含義含義MGMG光敏電阻器光敏電阻器0 0特殊特殊用數(shù)字表示序號(hào)，以區(qū)別該用數(shù)字表示序號(hào)，以區(qū)別該電阻器的外形尺寸及性能指電阻器的外形尺寸及性能指標(biāo)標(biāo)1 1紫外光紫外光2 2紫外光紫外光3 3紫外光紫外光4 4可見光可見光5 5可見光可見光6 6可見光可見光7 7紅外光紅外光8 8紅外光紅外光9 9紅外光紅外光第29頁/共77頁產(chǎn)品產(chǎn)品名稱：名稱： cds cds光敏電阻光敏電阻4 4系列系列型號(hào)型號(hào) 最大最大 最大最大 環(huán)境環(huán)境 光譜峰值光譜峰值 亮電

20、阻亮電阻 暗電阻暗電阻100/10 100/10 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間 電壓電壓(v) (v) 功率功率(mW) (mW) 溫度溫度( () (nm) 10LUX/K ) (nm) 10LUX/K (M (M) ) 上升上升 下降下降GM4516GM4516 150 50 -30-+70 540 5-10 150 50 -30-+70 540 5-10 0.5 0.6 20 300.5 0.6 20 30GM4527GM4527 150 50 -30-+70 540 10-30 150 50 -30-+70 540 10-30 2 0.7 20302 0.7 2030GM4538GM4538 15

21、0 50 -30-+70 540 30-50 150 50 -30-+70 540 30-50 5 0.8 20305 0.8 2030GM4549GM4549 150 50 -30-+70 540 50-150 150 50 -30-+70 540 50-150 10 0.9 203010 0.9 2030河南河南南陽市信利佳電子有限責(zé)任公司南陽市信利佳電子有限責(zé)任公司生產(chǎn)的生產(chǎn)的光敏電阻光敏電阻4 4系列參數(shù)。系列參數(shù)。第30頁/共77頁應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 照相機(jī)自動(dòng)測光照相機(jī)自動(dòng)測光 室內(nèi)光線控制室內(nèi)光線控制 報(bào)警器報(bào)警器 工業(yè)控制工業(yè)控制 光控開關(guān)光控開關(guān) 電子玩具電子玩具 第31頁

22、/共77頁 光電二極管，其光電二極管，其基本結(jié)構(gòu)也是一個(gè)基本結(jié)構(gòu)也是一個(gè)PN結(jié)結(jié)。結(jié)面積小，因此它的頻率特性特別好結(jié)面積小，因此它的頻率特性特別好。輸出電流一般為幾輸出電流一般為幾A到幾十到幾十A。按材料分，光電二極管有硅、砷化鎵、銻化銦光電二極管等許多種。按結(jié)構(gòu)分，有同質(zhì)結(jié)與異質(zhì)結(jié)之分。其中最典型的是同質(zhì)結(jié)硅光電二極管。按材料分，光電二極管有硅、砷化鎵、銻化銦光電二極管等許多種。按結(jié)構(gòu)分，有同質(zhì)結(jié)與異質(zhì)結(jié)之分。其中最典型的是同質(zhì)結(jié)硅光電二極管。 國產(chǎn)硅光電二極管按襯底材料的導(dǎo)電類型不同，分為國產(chǎn)硅光電二極管按襯底材料的導(dǎo)電類型不同，分為2CU和和2DU兩種系列。兩種系列。2CU系列以系列以N

23、-Si為襯底，為襯底，2DU系列以系列以P-Si為襯底。為襯底。2CU系列的光電二極管只有兩條引線，而系列的光電二極管只有兩條引線，而2DU系列光電二極管有三條引線。系列光電二極管有三條引線。 3 3、光敏二極管和光敏三極管、光敏二極管和光敏三極管第32頁/共77頁 光敏二極管符號(hào)如圖。鍺光敏二極管有光敏二極管符號(hào)如圖。鍺光敏二極管有A，B，C，D四類；硅光敏二極管有四類；硅光敏二極管有2CU1AD系列、系列、2DU14系列。系列。 光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似、它裝在透明玻璃外殼中，其光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似、它裝在透明玻璃外殼中，其PN結(jié)裝在管頂，可直接受到光照射。光敏二極管在

24、電路中一般是處于結(jié)裝在管頂，可直接受到光照射。光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)反向工作狀態(tài)，如圖所示。，如圖所示。PN光光光敏二極管符號(hào)光敏二極管符號(hào)RL 光光PN光敏二極管接線光敏二極管接線(1) (1) 光敏二極管光敏二極管第33頁/共77頁 光敏二極管在沒有光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小。反向電流也叫做光敏二極管在沒有光照射時(shí)，反向電阻很大，反向電流很小。反向電流也叫做暗電流暗電流當(dāng)光照射時(shí)，光敏二極管的工作原理與光電池的工作原理很相似。當(dāng)光不照射時(shí)，光敏二極管處于載止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)只有少數(shù)載流子在反向偏壓的作用下，渡越阻擋層形成微小的反向電流即暗電流當(dāng)光照射時(shí)，光敏二極管的工

25、作原理與光電池的工作原理很相似。當(dāng)光不照射時(shí)，光敏二極管處于載止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)只有少數(shù)載流子在反向偏壓的作用下，渡越阻擋層形成微小的反向電流即暗電流. 受光照射時(shí)，受光照射時(shí)，PN結(jié)附近受光子轟擊，吸收其能量而產(chǎn)生電子結(jié)附近受光子轟擊，吸收其能量而產(chǎn)生電子- -空穴對(duì)，從而使空穴對(duì)，從而使P區(qū)和區(qū)和N區(qū)的少數(shù)載流子濃度大大增加，因此在外加反向偏壓和內(nèi)電場的作用下，區(qū)的少數(shù)載流子濃度大大增加，因此在外加反向偏壓和內(nèi)電場的作用下， P區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入?yún)^(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入N區(qū)，區(qū)， N區(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入?yún)^(qū)的少數(shù)載流子渡越阻擋層進(jìn)入P區(qū)，從而使通過區(qū)，從而使通過PN結(jié)的反向電

26、流大為增加，這就形成了光電流結(jié)的反向電流大為增加，這就形成了光電流。第34頁/共77頁第35頁/共77頁 A. PIN A. PIN管結(jié)光電二極管管結(jié)光電二極管 PIN管是光電二極管中的一種。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在管是光電二極管中的一種。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在P型半導(dǎo)體和型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間夾著一層（相對(duì)）很厚的本征半導(dǎo)體。這樣，型半導(dǎo)體之間夾著一層（相對(duì)）很厚的本征半導(dǎo)體。這樣，PN結(jié)的內(nèi)電場就基本上全集中于結(jié)的內(nèi)電場就基本上全集中于 I 層中，從而使層中，從而使PN結(jié)雙電層的間距加寬，結(jié)電容變小。結(jié)雙電層的間距加寬，結(jié)電容變小。 由式由式 = CjRL與與 f = 1/2知，知，Cj小，小，則

27、小，頻帶將變寬。則小，頻帶將變寬。 P-Si N-Si I-SiPIN管結(jié)構(gòu)示意圖管結(jié)構(gòu)示意圖第36頁/共77頁最大特點(diǎn)：最大特點(diǎn)： 頻帶寬，可達(dá)頻帶寬，可達(dá)10GHz; 在反偏壓下運(yùn)用可承受較高的反向電壓在反偏壓下運(yùn)用可承受較高的反向電壓; 線性輸出范圍寬。線性輸出范圍寬。不不 足：足：I層電阻很大，管子的輸出電流小，一般層電阻很大，管子的輸出電流小，一般多為零點(diǎn)幾微安至數(shù)微安。多為零點(diǎn)幾微安至數(shù)微安。 目前有將目前有將PIN管與前置運(yùn)算放大器集成在同一管與前置運(yùn)算放大器集成在同一硅片上并封裝于一個(gè)管殼內(nèi)的商品出售。硅片上并封裝于一個(gè)管殼內(nèi)的商品出售。 第37頁/共77頁 雪崩光電二極管是利

28、用雪崩光電二極管是利用PN結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來工作的一種二極管。結(jié)在高反向電壓下產(chǎn)生的雪崩效應(yīng)來工作的一種二極管。 這種管子這種管子工作電壓很高工作電壓很高，約，約100200V，接近于反向擊穿電壓。結(jié)區(qū)內(nèi)電場極強(qiáng)，接近于反向擊穿電壓。結(jié)區(qū)內(nèi)電場極強(qiáng)，光生電子在這種強(qiáng)電場中可得到極大的加速光生電子在這種強(qiáng)電場中可得到極大的加速，同時(shí)與晶格碰撞而產(chǎn)生電離雪崩反應(yīng)。因此，這種管子有很高的內(nèi)增益，可達(dá)到幾百。當(dāng)電壓等于反向擊穿電壓時(shí)，同時(shí)與晶格碰撞而產(chǎn)生電離雪崩反應(yīng)。因此，這種管子有很高的內(nèi)增益，可達(dá)到幾百。當(dāng)電壓等于反向擊穿電壓時(shí)，電流增益可達(dá)電流增益可達(dá)106，即產(chǎn)生所謂的雪崩。這種

29、管子響應(yīng)速度特別快，即產(chǎn)生所謂的雪崩。這種管子響應(yīng)速度特別快，帶寬可達(dá)帶寬可達(dá)100GHz，是目前響應(yīng)速度最快的一種光電二極管。，是目前響應(yīng)速度最快的一種光電二極管。 噪聲大是這種管子目前的一個(gè)主要缺點(diǎn)。由于雪崩反應(yīng)是隨機(jī)的，所以它的噪聲較大，特別是工作電壓接近或等于反向擊穿電壓時(shí)，噪聲可增大到放大器的噪聲水平，以至無法使用。但由于噪聲大是這種管子目前的一個(gè)主要缺點(diǎn)。由于雪崩反應(yīng)是隨機(jī)的，所以它的噪聲較大，特別是工作電壓接近或等于反向擊穿電壓時(shí)，噪聲可增大到放大器的噪聲水平，以至無法使用。但由于APD的響應(yīng)時(shí)間極短，靈敏度很高，它在光通信中應(yīng)用前景廣闊。的響應(yīng)時(shí)間極短，靈敏度很高，它在光通信中

30、應(yīng)用前景廣闊。 B. B. 雪崩光電二極管雪崩光電二極管(APD)(APD)第38頁/共77頁光電二極管的應(yīng)用光電二極管的應(yīng)用第39頁/共77頁第40頁/共77頁 光敏三極管有光敏三極管有PNP型和型和NPN型兩種，如圖。其結(jié)構(gòu)與一般三極管很相似，具有電流增益型兩種，如圖。其結(jié)構(gòu)與一般三極管很相似，具有電流增益,只是它的發(fā)射極一邊做的很大只是它的發(fā)射極一邊做的很大,以擴(kuò)大光的照射面積以擴(kuò)大光的照射面積,且其基極不接引線。當(dāng)集電極加上正電壓且其基極不接引線。當(dāng)集電極加上正電壓,基極開路時(shí)基極開路時(shí),集電極處于反向偏置狀態(tài)。集電極處于反向偏置狀態(tài)。當(dāng)光線照射在集電結(jié)的基區(qū)時(shí)當(dāng)光線照射在集電結(jié)的基區(qū)

31、時(shí),會(huì)產(chǎn)生電子會(huì)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)空穴對(duì),在內(nèi)電場的作用下在內(nèi)電場的作用下,光生電子被拉到集電極光生電子被拉到集電極,基區(qū)留下空穴基區(qū)留下空穴,使基極與發(fā)射極間的電壓升高使基極與發(fā)射極間的電壓升高,這樣便有大量的電子流向集電極這樣便有大量的電子流向集電極,形成輸出電流形成輸出電流,且集電極電流為光電流的且集電極電流為光電流的倍。倍。 PPNNNPe b bc RL Eec( 2 ) ( 2 ) 光敏三極管光敏三極管第41頁/共77頁第42頁/共77頁光敏三極管的主要特性：光敏三極管的主要特性： 光敏三極管存在一個(gè)光敏三極管存在一個(gè)最佳靈敏度最佳靈敏度的峰值波長。當(dāng)入射光的波長增加時(shí)，相對(duì)靈敏度要

32、下降。因?yàn)楣庾幽芰刻?，不足以激發(fā)電子空穴對(duì)。當(dāng)入射光的波長縮短時(shí)，相對(duì)靈敏度也下降，這是由于光子在半導(dǎo)體表面附近就被吸收，并且在表面激發(fā)的電子空穴對(duì)不能到達(dá)的峰值波長。當(dāng)入射光的波長增加時(shí)，相對(duì)靈敏度要下降。因?yàn)楣庾幽芰刻?，不足以激發(fā)電子空穴對(duì)。當(dāng)入射光的波長縮短時(shí)，相對(duì)靈敏度也下降，這是由于光子在半導(dǎo)體表面附近就被吸收，并且在表面激發(fā)的電子空穴對(duì)不能到達(dá)PN結(jié)，因而使相對(duì)靈敏度下降。結(jié)，因而使相對(duì)靈敏度下降。光譜特性光譜特性入射光相對(duì)靈敏度相對(duì)靈敏度/%硅鍺/4000800012000 1600010080604020 0硅的峰值波長為硅的峰值波長為9000， 鍺 的 峰 值 波 長 為

33、， 鍺 的 峰 值 波 長 為15000。由于鍺管的暗。由于鍺管的暗電流比硅管大，因此鍺電流比硅管大，因此鍺管的性能較差。故在可管的性能較差。故在可見光或探測赤熱狀態(tài)物見光或探測赤熱狀態(tài)物體時(shí)，一般選用硅管；體時(shí)，一般選用硅管；但對(duì)但對(duì)紅外線紅外線進(jìn)行探測時(shí)進(jìn)行探測時(shí),則采用鍺管較合適。則采用鍺管較合適。第43頁/共77頁伏安特性伏安特性 光敏三極管的伏安特性曲線如圖所示。光敏三極管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶體管在不同的基極電流時(shí)的輸出特性一樣。因此，只要將入射光照在發(fā)射極光敏三極管的伏安特性曲線如圖所示。光敏三極管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶體管在不同的基極電流時(shí)的輸出特性

34、一樣。因此，只要將入射光照在發(fā)射極e與基極與基極b之間的之間的PN結(jié)附近，所產(chǎn)生的光電流看作基極電流，就可將光敏三極管看作一般的晶體管。光敏三極管能把光信號(hào)變成電信號(hào)，而且輸出的電信號(hào)較大。結(jié)附近，所產(chǎn)生的光電流看作基極電流，就可將光敏三極管看作一般的晶體管。光敏三極管能把光信號(hào)變成電信號(hào)，而且輸出的電信號(hào)較大。0500lx1000lx1500lx2000lx2500lxI / mA24620406080光敏晶體管的伏安特性U/V第44頁/共77頁光敏晶體管的光照特性I / AL/lx2004006008 00100001.02.03.0 光敏三極管的光照特性如圖所示。它給出了光敏三極管的輸出

35、電流光敏三極管的光照特性如圖所示。它給出了光敏三極管的輸出電流 I I 和照度之間的關(guān)系。它們之間呈現(xiàn)了近似線性關(guān)系。當(dāng)光照足夠大和照度之間的關(guān)系。它們之間呈現(xiàn)了近似線性關(guān)系。當(dāng)光照足夠大( (幾幾klx)klx)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，從而使光敏三極管既可作線性轉(zhuǎn)換元件，也可作開關(guān)元件。時(shí)，會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，從而使光敏三極管既可作線性轉(zhuǎn)換元件，也可作開關(guān)元件。 光照特性光照特性第45頁/共77頁暗電流暗電流/uA光電流光電流/uA10 203040506070T /C25 050100 020030040010 20 30 40 50 60 70 80T/C光敏晶體管的溫度特性光敏晶體管的溫度特性

36、 光敏三極管的溫度特性曲線反映的是光敏三極管的暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。從特性曲線可以看出，溫度變化對(duì)光電流的影響很小，而對(duì)暗電流的影響很大所以電子線路中應(yīng)該對(duì)暗電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償，否則將會(huì)導(dǎo)致輸出誤差。光敏三極管的溫度特性曲線反映的是光敏三極管的暗電流及光電流與溫度的關(guān)系。從特性曲線可以看出，溫度變化對(duì)光電流的影響很小，而對(duì)暗電流的影響很大所以電子線路中應(yīng)該對(duì)暗電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償，否則將會(huì)導(dǎo)致輸出誤差。溫度特性溫度特性第46頁/共77頁 光敏三極管的頻率特性曲線如圖所示。光敏三極管的頻率特性受負(fù)載電阻的影響，減小負(fù)載電阻可以提高頻率響應(yīng)。一般來說，光敏三極管的頻率響應(yīng)比光敏二極管差。對(duì)于鍺管，

37、入射光的調(diào)制頻率要求在光敏三極管的頻率特性曲線如圖所示。光敏三極管的頻率特性受負(fù)載電阻的影響，減小負(fù)載電阻可以提高頻率響應(yīng)。一般來說，光敏三極管的頻率響應(yīng)比光敏二極管差。對(duì)于鍺管，入射光的調(diào)制頻率要求在5 5k kHzHz以下。硅管的頻率響應(yīng)要比鍺管好。以下。硅管的頻率響應(yīng)要比鍺管好。01001 0 005005000 1000020406010080RL=1kRL=10kRL=100k入射光調(diào)制頻率 / HZ相對(duì)靈敏度/% 光敏晶體管的頻率特性光敏晶體管的頻率特性光敏三極管的頻率特性光敏三極管的頻率特性第47頁/共77頁第48頁/共77頁光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)和分類光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)和分類: :遮斷型遮

38、斷型 反射型反射型反射型分為兩種情況：反射鏡反射型反射型分為兩種情況：反射鏡反射型 被測物漫反射型（簡稱散射型）被測物漫反射型（簡稱散射型）4、光電開關(guān)光電開關(guān)遮斷遮斷型光電開關(guān)結(jié)構(gòu)型光電開關(guān)結(jié)構(gòu)第49頁/共77頁反射型光電開關(guān)結(jié)構(gòu)反射型光電開關(guān)結(jié)構(gòu)反射式煙霧探測電反射式煙霧探測電路路第50頁/共77頁透射式光電測速裝置透射式光電測速裝置第51頁/共77頁5、 熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。 熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)是指由于溫度的變化而引起晶體表面電荷變化

39、的現(xiàn)象。是指由于溫度的變化而引起晶體表面電荷變化的現(xiàn)象。（a）在一定溫度下產(chǎn)生極化。）在一定溫度下產(chǎn)生極化。（b）兩種電荷分別吸引大氣中的正負(fù)電荷，晶體呈電中性。）兩種電荷分別吸引大氣中的正負(fù)電荷，晶體呈電中性。（c）溫度的變化，使晶體內(nèi)表面極化電荷減少，外表面電荷不能立即）溫度的變化，使晶體內(nèi)表面極化電荷減少，外表面電荷不能立即消失，外表面產(chǎn)生電壓。消失，外表面產(chǎn)生電壓。工作原理：工作原理：第52頁/共77頁結(jié)構(gòu)及等效電結(jié)構(gòu)及等效電路路第53頁/共77頁 人體溫人體溫37度，會(huì)發(fā)出度，會(huì)發(fā)出10um左右的紅外線，該紅外線通過菲泥爾透鏡增強(qiáng)后聚集到熱釋電傳感器上，向外釋放電荷，后續(xù)電路即可檢測

40、左右的紅外線，該紅外線通過菲泥爾透鏡增強(qiáng)后聚集到熱釋電傳感器上，向外釋放電荷，后續(xù)電路即可檢測。第54頁/共77頁第55頁/共77頁三、霍爾傳感器三、霍爾傳感器霍爾效應(yīng)簡述霍爾效應(yīng)簡述 如圖所示如圖所示, , 將一塊載流導(dǎo)將一塊載流導(dǎo)電板放入垂直于它的磁場中電板放入垂直于它的磁場中, ,當(dāng)有電流通過導(dǎo)電板時(shí)當(dāng)有電流通過導(dǎo)電板時(shí), ,將在將在它的上、下兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)電位它的上、下兩側(cè)產(chǎn)生一個(gè)電位差。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)差。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), ,在磁場不太強(qiáng)在磁場不太強(qiáng)的情況下的情況下, ,該電位差該電位差V VH H 與電流與電流強(qiáng)渡強(qiáng)渡I I 和磁感應(yīng)和磁感應(yīng)B B 成正比成正比, ,與與導(dǎo)電板的厚度導(dǎo)電板的厚度d

41、 d 成反比成反比, ,即即V VH H = k ( I B/ d) = k ( I B/ d)式中式中: : V VH H 為霍爾電勢(shì)或電壓；為霍爾電勢(shì)或電壓；k k 為霍爾為霍爾( (靈敏度靈敏度) ) 系數(shù)系數(shù),V/AT,V/AT。第56頁/共77頁 霍爾開關(guān)集成傳感器是利用霍耳效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合而制成的一種磁敏傳感器，它能感知一切與磁信息有關(guān)的物理量，并以霍爾開關(guān)集成傳感器是利用霍耳效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合而制成的一種磁敏傳感器，它能感知一切與磁信息有關(guān)的物理量，并以開關(guān)信號(hào)形式輸出開關(guān)信號(hào)形式輸出?；舳_關(guān)集成傳感器具有使用壽命長、無觸點(diǎn)磨損、無火花干擾、無轉(zhuǎn)換抖動(dòng)、工作頻率高、溫

42、度特性好、能適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)?；舳_關(guān)集成傳感器具有使用壽命長、無觸點(diǎn)磨損、無火花干擾、無轉(zhuǎn)換抖動(dòng)、工作頻率高、溫度特性好、能適應(yīng)惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。1 1、霍爾開關(guān)集成傳感器、霍爾開關(guān)集成傳感器第57頁/共77頁 由穩(wěn)壓電路、霍耳元件、放大器、整形電路、開路輸出五部分組成。由穩(wěn)壓電路、霍耳元件、放大器、整形電路、開路輸出五部分組成。 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路可使傳感器在較寬的電源電壓范圍內(nèi)工作；可使傳感器在較寬的電源電壓范圍內(nèi)工作；開路輸出開路輸出可使傳感器方便地與各種邏輯電路接口?？墒箓鞲衅鞣奖愕嘏c各種邏輯電路接口。 （1 1）霍耳開關(guān)集成傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理）霍耳開關(guān)集成傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理霍

43、耳開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖霍耳開關(guān)集成傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖23輸出輸出+穩(wěn)壓穩(wěn)壓VCC1霍耳元件霍耳元件放大放大BT整形整形地地H第58頁/共77頁3020T輸出輸出VoutR=2k+12V123（b）應(yīng)用電路）應(yīng)用電路 （a）外型）外型 霍耳開關(guān)集成傳感器的外型及應(yīng)用電路霍耳開關(guān)集成傳感器的外型及應(yīng)用電路123第59頁/共77頁（2 2）霍耳開關(guān)集成傳感器的工作特性曲線）霍耳開關(guān)集成傳感器的工作特性曲線 從工作特性曲線上可以看出，從工作特性曲線上可以看出，工作特性有一定的磁滯工作特性有一定的磁滯BH，這對(duì)開關(guān)動(dòng)作的可靠性非常有利。，這對(duì)開關(guān)動(dòng)作的可靠性非常有利。 圖中的圖中的BOP為工作點(diǎn)為

44、工作點(diǎn)“開開”的磁感應(yīng)強(qiáng)度，的磁感應(yīng)強(qiáng)度，BRP為釋放點(diǎn)為釋放點(diǎn)“關(guān)關(guān)”的磁感應(yīng)強(qiáng)度。的磁感應(yīng)強(qiáng)度?；舳_關(guān)集成傳感器的技術(shù)參數(shù)：霍耳開關(guān)集成傳感器的技術(shù)參數(shù)： 工作電壓工作電壓 、磁感應(yīng)強(qiáng)度、輸出截止、磁感應(yīng)強(qiáng)度、輸出截止電壓、電壓、 輸出導(dǎo)通電流、工作溫度、工作點(diǎn)。輸出導(dǎo)通電流、工作溫度、工作點(diǎn)?；舳_關(guān)集成傳感器的工作特性曲線VOUT/V12ONOFFBRPBOPBHB0 該曲線反映了外加磁場與傳感器輸出電平的關(guān)系。當(dāng)外加磁感強(qiáng)度高于該曲線反映了外加磁場與傳感器輸出電平的關(guān)系。當(dāng)外加磁感強(qiáng)度高于BOP時(shí)，輸出電平由高變低，傳感器處于開狀態(tài)。當(dāng)外加磁感強(qiáng)度低于時(shí)，輸出電平由高變低，傳感器處

45、于開狀態(tài)。當(dāng)外加磁感強(qiáng)度低于BRP時(shí)，輸出電平由低變高，傳感器處于關(guān)狀態(tài)。時(shí)，輸出電平由低變高，傳感器處于關(guān)狀態(tài)。 第60頁/共77頁(3)(3)霍耳開關(guān)集成傳感器的應(yīng)用霍耳開關(guān)集成傳感器的應(yīng)用 A.A.霍耳開關(guān)集成傳感器的接口電路霍耳開關(guān)集成傳感器的接口電路RLVACV ccVccVAC第61頁/共77頁VccVCCKVccKVccVCCVccMOSVOUTVCC霍耳開關(guān)集成傳感器的一般接口電路霍耳開關(guān)集成傳感器的一般接口電路RL第62頁/共77頁磁鐵軸心接近式磁鐵軸心接近式 在磁鐵的軸心方向垂直于傳感器并同傳感器軸心重合的條件下，在磁鐵的軸心方向垂直于傳感器并同傳感器軸心重合的條件下，霍耳

46、開關(guān)集成傳感器的霍耳開關(guān)集成傳感器的L1-B關(guān)系曲線關(guān)系曲線NSA l N i C o 磁 鐵6.4320.100.080.060.040.0202.557.51012.51517.520距離L1/mmB/TL1隨磁鐵與傳感器的間隔距離的增加隨磁鐵與傳感器的間隔距離的增加, ,作用在傳感器表面的磁感強(qiáng)度衰減很快。當(dāng)磁鐵向傳感器接近到一定位置時(shí)作用在傳感器表面的磁感強(qiáng)度衰減很快。當(dāng)磁鐵向傳感器接近到一定位置時(shí), ,傳感器開關(guān)接通傳感器開關(guān)接通, ,而磁鐵移開到一定距離時(shí)開關(guān)關(guān)斷。應(yīng)用時(shí)而磁鐵移開到一定距離時(shí)開關(guān)關(guān)斷。應(yīng)用時(shí), ,如果磁鐵已選定如果磁鐵已選定, ,則應(yīng)按具體的應(yīng)用場合則應(yīng)按具體的應(yīng)

47、用場合, ,對(duì)作用距離作合適的選擇。對(duì)作用距離作合適的選擇。 （4 4）給傳感器施加磁場的方式）給傳感器施加磁場的方式第63頁/共77頁 磁鐵側(cè)向滑近式磁鐵側(cè)向滑近式 要求磁鐵平面與傳感器平面的距離不變，而磁鐵的軸線與傳感器的平面垂直。磁鐵以要求磁鐵平面與傳感器平面的距離不變，而磁鐵的軸線與傳感器的平面垂直。磁鐵以滑近移動(dòng)滑近移動(dòng)的方式在傳感器前方通過。的方式在傳感器前方通過?；舳_關(guān)集成傳感器的霍耳開關(guān)集成傳感器的L2-B關(guān)系曲線關(guān)系曲線0.100.080.060.040.0202.557.51012.51517.520B/TNS空隙空隙2.05AlNiCo 磁鐵磁鐵6.432L2距離距離L

48、2/mm第64頁/共77頁第65頁/共77頁（1 1）霍爾線性集成傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理）霍爾線性集成傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理 霍爾線性集成傳感器的輸出電壓與外加磁場成線性比例關(guān)系霍爾線性集成傳感器的輸出電壓與外加磁場成線性比例關(guān)系。這類。這類傳感器一般由傳感器一般由霍耳元件霍耳元件和和放大器放大器組成，當(dāng)外加磁場時(shí)組成，當(dāng)外加磁場時(shí), ,霍耳元件產(chǎn)生與霍耳元件產(chǎn)生與磁場成線性比例變化的霍耳電壓磁場成線性比例變化的霍耳電壓, ,經(jīng)放大器放大后輸出。經(jīng)放大器放大后輸出。 在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，為了提高傳感器的性能，往往在電路中設(shè)置在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，為了提高傳感器的性能，往往在電路中設(shè)置穩(wěn)壓、電流放大輸

49、出級(jí)、失調(diào)調(diào)整和線性度調(diào)整等電路?；舳_關(guān)集成穩(wěn)壓、電流放大輸出級(jí)、失調(diào)調(diào)整和線性度調(diào)整等電路?；舳_關(guān)集成傳感器的輸出有低電平或高電平兩種狀態(tài)，而霍耳線性集成傳感器的輸傳感器的輸出有低電平或高電平兩種狀態(tài)，而霍耳線性集成傳感器的輸出卻是對(duì)外加磁場的線性感應(yīng)。出卻是對(duì)外加磁場的線性感應(yīng)。 霍耳線性集成傳感器廣泛用于霍耳線性集成傳感器廣泛用于位置位置、力力、重量重量、厚度厚度、速度速度、磁場磁場、電流電流等的測量或控制。等的測量或控制。 霍耳線性集成傳感器有霍耳線性集成傳感器有單端輸出單端輸出和和雙端輸出雙端輸出兩種，其電路結(jié)構(gòu)如下兩種，其電路結(jié)構(gòu)如下圖。圖。2 2、霍爾線性集成傳感器、霍爾線性集成傳感器第66頁/共77頁單端輸出傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖單端輸出傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖23輸出+穩(wěn)壓VCC1霍耳元件放大地H穩(wěn)壓H3VCC地4輸出輸出18675 雙端輸出傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖雙端輸出傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖 單端輸出的傳感器是一個(gè)三端器件，它的輸出電壓對(duì)外加磁場的微小變化能做出線性響應(yīng)，通常將輸出電壓用電容交連到外接放大器，將輸出電壓放大到較高的電平。其典型產(chǎn)品是單端輸出的傳感器是一個(gè)三端器件，它的輸出電壓對(duì)外加磁場的微小