磁敏傳感器百度文庫

1、磁敏傳感器姓名:專業(yè)班級:學(xué)號：摘要磁敏傳感器是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴隨磁場改變其運(yùn)動方向這一特性而制成的傳感器件。磁敏傳感器一般被用來檢測磁場的存在、變化、方向以及 磁場強(qiáng)弱，以及可引起的磁場變化物理量。目前的傳感器的品種很多，例如霍爾器件, 磁敏二極管、三極管，半導(dǎo)體型磁敏電阻器件，以及AMR、GMR磁敏傳感器,GMI（巨磁阻抗傳感器等。一. 國外現(xiàn)狀1屆外磁傳感器的常見種類就市場占有情況來看，國外磁敏傳感器主要品種依然是霍爾元件、磁阻元件。近期的巨磁阻元件也有良好的發(fā)展空間。2. 外磁傳感器的代表廠商：霍爾元件:日本旭化成；日本東芝；美國Honeywell公司;美國Allogr

2、o公司。磁阻 器件：日本SONY公司;荷蘭PHILIPS公司。3. 國外磁傳感器的應(yīng)用情況磁敏傳感器應(yīng)用的最大特點是無接觸測量?；魻栐捍艌鰷y量，做高斯計（特斯拉計的檢測探頭。電流檢測,做電流傳感器/變送器的一次元件。直流無刷電機(jī)，用于檢測轉(zhuǎn)子位置并提供激勵信號。集成開關(guān)型霍爾器件的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量。強(qiáng)磁體薄膜磁阻器件：位移傳感器，主要有磁尺的線性長距離位移測量。角位移傳感器，主要用語轉(zhuǎn)動角度測量，廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)。脈沖發(fā)訊傳感器，主要用于流量檢測和轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量。半導(dǎo)體磁阻器件：主要是InSb磁阻器件。微弱磁場檢測，主要用于偽鈔識別。脈沖測量,主要用于轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量。國內(nèi)現(xiàn)狀1國內(nèi)磁傳感

3、器的常見種類及其特點目前國內(nèi)磁敏傳感器經(jīng)過三十余年的發(fā)展，就基礎(chǔ)器件的研究與開發(fā)情況，除巨 磁阻期間存有差距以外，常用其他磁敏傳感器如霍爾元件，磁阻元件等已經(jīng)與國外同 類產(chǎn)品的水平相當(dāng)。市場上應(yīng)用的國產(chǎn)磁敏傳感器件的種類也與國外產(chǎn)品相當(dāng)，依然是霍爾元件、磁阻元件。2國內(nèi)磁傳感器件代表廠商霍爾元件：中科院半導(dǎo)體所，沈陽儀表科學(xué)研究院，南京中旭微電子公司。磁阻器件:沈陽儀表科學(xué)研究院（匯博思賓尼斯公司3.國內(nèi)磁傳感器的應(yīng)用情況電流傳感器：國內(nèi)包括沈陽儀表科學(xué)研究院（思賓尼斯公司、西南自動化所等二、三十家大小不同的企業(yè)在生產(chǎn)和銷售電流傳感器 /變送器，其市場競爭已經(jīng)白熱 化。該領(lǐng)域是國內(nèi)磁敏傳感器應(yīng)

4、用最早、最普及、最成熟的領(lǐng)域。直流無刷電機(jī)領(lǐng)域：lnSb霍爾元件為主,主要用于直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測，并 提供定子線圈電流換向的激勵信號。目前年需求量在幾億只。價格確僅有0.3元人民幣左右。該領(lǐng)域是磁敏傳感器用量最大的領(lǐng)域 ，但是在國內(nèi)目前未形成工業(yè)化生 產(chǎn)。流量計量領(lǐng)域：用于電子水表、電子煤氣表、流量計等流量發(fā)訊傳感器的低功 耗薄膜磁體磁阻器件。日前，該產(chǎn)品由沈陽儀表科學(xué)院匯博思賓尼斯傳感技術(shù)有限 公司生產(chǎn)，市場空間可觀。該領(lǐng)域是磁敏傳感器國內(nèi)最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d應(yīng)用領(lǐng)域,目前處于市場成長期。專用測量儀表：高斯計,用于磁場檢測,在磁性材料生產(chǎn)及應(yīng)用方面用量較多，國 內(nèi)有沈陽儀表院思賓尼斯公司

5、、北京師范學(xué)院等幾家公司生產(chǎn) ，其中思賓尼斯公司 的高斯計已經(jīng)批量出口美國。另外，國內(nèi)的磁敏傳感器在轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量、偽鈔識別等領(lǐng)域,也均有應(yīng)用，但沒 有形成規(guī)模。三. 磁敏傳感器的應(yīng)用1. 研究的意義和價值磁敏傳感器具有非接觸測量、高可靠、堅固耐用、測量靈敏度高等基本特點。眾所周知，磁場能夠穿透許多非金屬物質(zhì)材料，因此無須直接接觸目標(biāo)物體就可觸發(fā) 交換過程。通過使用磁性導(dǎo)體（比如鐵，磁場即可被傳導(dǎo)到較遠(yuǎn)的距離，于是，信號就 能從溫度較高的區(qū)域傳送出去。因此，人們把磁場、電流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、光等 引起敏感元件磁性能的變化轉(zhuǎn)換成電信號，以這種方式來檢測相應(yīng)物理量的器件叫 做磁性傳感器。它是現(xiàn)代各

6、種測量弱磁場儀器中的核心部件，從這個意義上說，磁性 傳感器技術(shù)實際上就是一種弱磁場技術(shù)。由磁性傳感器為核心的數(shù)十種測量弱磁場 的儀器，在國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)、軍事醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域里發(fā)揮著極其重要的作用。它們 不但用于檢測磁場的大小和方向，而且還和永磁體等組合，用于位置、速度、角度、 溫度、電流等各種非磁學(xué)量的非接觸檢測，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、管理、辦公自動化中擔(dān) 負(fù)著日益重要的檢測和控制功能的作用；在資源開發(fā)、能源節(jié)能、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生 等領(lǐng)域里也發(fā)揮著極其重要的作用。2. 磁敏傳感器的工作原理磁敏傳感器，顧名思義就是感知磁性物體的存在或者磁性強(qiáng)度（在有效范圍內(nèi)這 些磁性材料除永磁體外，還包括順磁材料（鐵、鉆、

7、鎳及其它們的合金當(dāng)然也可包括 感知通電（直、交線包或?qū)Ь€周圍的磁場。（1傳統(tǒng)的磁檢測中首先被采用的是電感線圈為敏感元件。特點正是無須在線 圈中通電，一般僅對運(yùn)動中的永磁體或電流載體起敏感作用。后來發(fā)展為用線圈組 成振蕩槽路的。如探雷器，金屬異物探測器,測磁通的磁通計等（磁通門，振動樣品磁 強(qiáng)計。（2霍爾效應(yīng):通電的載體在受到垂直于載體平面的外磁場作用時，則載流子受到 洛倫茲力的作用，并有向兩邊聚集的傾向，由于自由電子的聚集（一邊多一邊必然少從 而形成電勢差，在經(jīng)過特殊工藝制備的半導(dǎo)體材料這種效應(yīng)更為顯著。從而形成了 霍爾元件。早期的霍爾效應(yīng)的材料In sb（銻化銦。為增強(qiáng)對磁場的敏感度，在材料

8、方 面半導(dǎo)體IIIV元素族都有所應(yīng)用。近年來，除Insb之外,有硅襯底的，也有砷化傢 的?；魻柶骷捎谄涔ぷ鳈C(jī)理的原因都制成全橋路器件，其內(nèi)阻大約都在150Q 500Q之間。對線性傳感器工作電流大約在 210mA左右，一般采用恒流供電 法。（3Insb與硅襯底霍爾器件典型工作電流為 10mA。而砷化傢典型工作電流為2mA。作為低弱磁場測量，我們希望傳感器自身所需的工作電流越低越好。（因為電源周圍即有磁場，就不同程度引進(jìn)誤差。另外，目前的傳感器對溫度很敏感，通的電流大了，有一個自身加熱問題。(溫升就造成傳感器的零漂。這些方面除外附補(bǔ)償 電路外，在材料方面也在不斷的進(jìn)行改進(jìn)。(4霍爾傳感器主要有兩

9、大類，一類為開關(guān)型器件，一類為線性霍爾器件，從結(jié)構(gòu)形 式(品種及用量、產(chǎn)量前者大于后者。霍爾器件的響應(yīng)速度大約在1us量級。3. 磁敏傳感器的發(fā)展特點(1集成電路技術(shù)的應(yīng)用.將硅集成電路技術(shù)應(yīng)用于磁敏傳感器，制成集成磁敏 傳感器。(21 nSb薄膜技術(shù)的開發(fā)成功，使得霍爾器件產(chǎn)能劇增，成本大幅度下降。(3強(qiáng)磁體合金薄膜得到廣泛應(yīng)用.各種磁阻器件出現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。(4巨磁電阻多層薄膜的研究與開發(fā).新器件的高靈敏度，高穩(wěn)定性,引起研制高密 度記錄磁盤讀出頭的科技人員的極大關(guān)注。(5非晶合金材料的應(yīng)用.與基礎(chǔ)器件配套應(yīng)用，大大改善了磁傳感器性能。(6E V族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)和應(yīng)用.通過外延技術(shù)，形成異質(zhì)結(jié)構(gòu),提 高磁敏器件的性能。4磁敏傳感器的應(yīng)用磁敏傳感器中，霍爾元件及霍爾傳感器的生產(chǎn)量是最大的。它主要用于無刷直流電機(jī)(霍爾電機(jī)中，這種電機(jī)用于磁帶錄音機(jī)、錄像機(jī)、 XY記錄儀、打印機(jī)、電 唱機(jī)及儀器中的通風(fēng)風(fēng)扇等。另外，霍爾元件及霍爾傳感器還用于測轉(zhuǎn)速、流量、 流速及利用它制成高斯計、電流計、功率計等儀器。磁敏傳感器是傳感器產(chǎn)品的一個重要組成部分，隨著我國磁敏傳感器技術(shù)的發(fā) 展,其產(chǎn)品種類和質(zhì)量將會得到進(jìn)一步發(fā)展和提高，進(jìn)軍汽車，民用儀表等這些量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域即將實現(xiàn)國產(chǎn)的電流傳感器，高斯計等產(chǎn)品日前已經(jīng)開始走入國