第七章 電磁式傳感器

1、7.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器 7.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)類型工作原理和結(jié)構(gòu)類型 7.1.2 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 7.1.3 誤差及其補(bǔ)償誤差及其補(bǔ)償 7.1.4 信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路 7.1.5 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例7.2 霍爾式傳感器霍爾式傳感器 7.2.1 霍爾效應(yīng)與霍爾元件材料霍爾效應(yīng)與霍爾元件材料 7.2.2 測(cè)量電路測(cè)量電路 7.2.3 特性和指標(biāo)特性和指標(biāo) 7.2.4 補(bǔ)償電路補(bǔ)償電路 7.2.5 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例7.3 磁敏傳感器磁敏傳感器 7.3.1 磁敏電阻磁敏電阻 7.3.2 磁敏二極管磁敏二極管 7.3.3 磁敏三極管磁敏三極管第第7 7章章 磁電式傳感器磁電式

2、傳感器知識(shí)單元知識(shí)單元與知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)的基本概念；電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)的基本概念；磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理、分類（恒磁通式：動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)，磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理、分類（恒磁通式：動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式結(jié)構(gòu)，變磁通式：開磁路和閉磁路結(jié)構(gòu)）、基本特性、測(cè)量電路與應(yīng)用；變磁通式：開磁路和閉磁路結(jié)構(gòu)）、基本特性、測(cè)量電路與應(yīng)用；霍爾式傳感器的工作原理、測(cè)量電路與應(yīng)用；霍爾式傳感器的工作原理、測(cè)量電路與應(yīng)用；霍爾元件的基本結(jié)構(gòu)、基本特性、誤差及其補(bǔ)償?；魻栐幕窘Y(jié)構(gòu)、基本特性、誤差及其補(bǔ)償。能力點(diǎn)能力點(diǎn)深入理解電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)的基本概念；理解磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理、分類、基

3、本特性、測(cè)量電路；理解霍爾式傳感器的工作原理；了解霍爾元件的基本結(jié)構(gòu)、基本特性、誤差及其補(bǔ)償；了解磁電感應(yīng)式傳感器、霍爾式傳感器的應(yīng)用。重難點(diǎn)重難點(diǎn)重點(diǎn)：電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)的基本概念，磁敏式傳感器工作原理、分類、測(cè)量電路，霍爾式傳感器的工作原理。難點(diǎn)：磁敏式傳感器的基本特性。學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求熟練掌握電磁感應(yīng)、霍爾效應(yīng)的基本概念；掌握磁電感應(yīng)式傳感器的工作原理、分類、基本特性、測(cè)量電路；掌握霍爾式傳感器的工作原理；了解霍爾元件的基本結(jié)構(gòu)、基本特性、誤差及其補(bǔ)償；了解磁電感應(yīng)式傳感器、霍爾式傳感器的應(yīng)用。磁電式傳感器磁電式傳感器定義：定義：通過磁電作用，將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)通過磁電作用，將被測(cè)量的變化

4、轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器。變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器。分類：分類： 磁電感應(yīng)式傳感器：利用磁電感應(yīng)式傳感器：利用法拉第電磁法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)定律，測(cè)量磁場(chǎng)和位置速度等，測(cè)量磁場(chǎng)和位置速度等 霍爾式傳感器：利用霍爾式傳感器：利用霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)，測(cè)量，測(cè)量磁場(chǎng)、位置、速度、電壓、電流等磁場(chǎng)、位置、速度、電壓、電流等 磁敏傳感器：利用磁敏傳感器：利用磁阻效應(yīng)磁阻效應(yīng)，測(cè)量轉(zhuǎn)，測(cè)量轉(zhuǎn)速、磁通、電流、流量等速、磁通、電流、流量等7.1 磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器磁電感應(yīng)式傳感器簡(jiǎn)稱磁電感應(yīng)式傳感器簡(jiǎn)稱感應(yīng)式傳感器感應(yīng)式傳感器，根據(jù)電磁感應(yīng)原，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感

5、應(yīng)電理，利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢(shì)輸出。是典型的無(wú)源傳感動(dòng)勢(shì)即將運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電勢(shì)輸出。是典型的無(wú)源傳感器。反向使用時(shí)可構(gòu)成力發(fā)生器或電磁激振器，稱為器。反向使用時(shí)可構(gòu)成力發(fā)生器或電磁激振器，稱為電動(dòng)式電動(dòng)式傳感器傳感器。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：一種機(jī)：一種機(jī)-電能量變換型傳感器，不需要供電電源，電電能量變換型傳感器，不需要供電電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍（一般為圍（一般為101000Hz），只適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等），只適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等動(dòng)態(tài)測(cè)量。動(dòng)態(tài)測(cè)量

6、。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：尺寸和重量都較大。：尺寸和重量都較大。磁電式傳感器磁電式傳感器機(jī)械能機(jī)械能電電 量量 電感式傳感器是把電感式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電感量被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電感量的變化，磁電式傳感的變化，磁電式傳感器通過檢測(cè)磁場(chǎng)的變器通過檢測(cè)磁場(chǎng)的變化測(cè)量被測(cè)量?；瘻y(cè)量被測(cè)量。磁電傳感器磁電傳感器7.1.1 工作原理和結(jié)構(gòu)類型工作原理和結(jié)構(gòu)類型磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。磁電感應(yīng)式傳感器是以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)的。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，N匝線圈在磁場(chǎng)中匝線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線運(yùn)動(dòng)切割磁力線或線圈所在磁場(chǎng)的磁通變化時(shí)，線圈中所

7、產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小取決于穿過線圈的的大小取決于穿過線圈的磁通磁通的變化率，即的變化率，即dtdNe 磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈與磁磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁路磁阻、線圈與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，故若改變其中一個(gè)因素，場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，故若改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。都會(huì)改變線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 根據(jù)以上原理有兩種磁電感應(yīng)式傳感器：根據(jù)以上原理有兩種磁電感應(yīng)式傳感器： 恒磁通式恒磁通式：磁路系統(tǒng)恒定磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)部件可以是：磁路系統(tǒng)恒定磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈也可以是磁鐵。線圈也可以是磁鐵。 變磁通式變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)物體引起：線

8、圈、磁鐵靜止不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)物體引起磁阻、磁通變化。磁阻、磁通變化。 1.恒磁通式恒磁通式 由永久磁鐵、線圈、彈簧和骨架組成，磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒由永久磁鐵、線圈、彈簧和骨架組成，磁路系統(tǒng)產(chǎn)生恒定的直流磁場(chǎng)，磁路中的工作氣隙固定不變，氣隙中的磁通定的直流磁場(chǎng)，磁路中的工作氣隙固定不變，氣隙中的磁通也恒定不變，感應(yīng)電勢(shì)是由于線圈相對(duì)于永久磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)切也恒定不變，感應(yīng)電勢(shì)是由于線圈相對(duì)于永久磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁力線產(chǎn)生的，運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈也可以是磁鐵，結(jié)構(gòu)割磁力線產(chǎn)生的，運(yùn)動(dòng)部件可以是線圈也可以是磁鐵，結(jié)構(gòu)常分為動(dòng)圈式和動(dòng)磁式常分為動(dòng)圈式和動(dòng)磁式下圖所示為動(dòng)圈式磁電感應(yīng)式傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)線圈在垂直于磁場(chǎng)方

9、向作直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若以線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度v或角速度表示，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為 式中l(wèi)每匝線圈的平均長(zhǎng)度； B線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；NBlve式中l(wèi)每匝線圈的平均長(zhǎng)度； B線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度； S每匝線圈的平均截面積 。 NBse 在傳感器中當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，在傳感器中當(dāng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，B、l、N、S均為定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均為定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度動(dòng)速度(v或或)成正比，所以這類傳感器的基本成正比，所以這類傳感器的基本形式是形式是速度傳感器速度傳感器，能直接測(cè)量，能直接測(cè)量線速度線速度或或角速角速度度。如果在其測(cè)量電路中接入積分電路或

10、微分。如果在其測(cè)量電路中接入積分電路或微分電路，那么還可以用來(lái)測(cè)量電路，那么還可以用來(lái)測(cè)量位移位移或或加速度加速度。但。但由上述工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器由上述工作原理可知，磁電感應(yīng)式傳感器只適只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。NBseNBlve2變磁通式變磁通式開磁路式開磁路式閉磁路式閉磁路式 變磁通式的線圈和永久磁鐵都是靜止的，感應(yīng)電勢(shì)變磁通式的線圈和永久磁鐵都是靜止的，感應(yīng)電勢(shì)由變化的磁通產(chǎn)生。由變化的磁通產(chǎn)生。 圖為圖為開磁路開磁路變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng)，變磁通式：線圈、磁鐵靜止不動(dòng)， 測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上，隨被測(cè)體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，旋轉(zhuǎn)體上，隨被測(cè)

11、體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒， 齒的凹凸引起磁路磁阻變齒的凹凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其變化頻率等于被測(cè)化一次，磁通也就變化一次，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n與測(cè)量齒輪上齒數(shù)與測(cè)量齒輪上齒數(shù)z的乘積。由頻率計(jì)測(cè)得的乘積。由頻率計(jì)測(cè)得f，即可求得轉(zhuǎn)速，即可求得轉(zhuǎn)速n。這種。這種傳感器結(jié)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)較小，且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)較小，且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。測(cè)量高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。 zfn60 圖為圖為閉磁路閉磁路變磁通式傳感器，它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒輪變磁通式傳感器，它由裝在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)齒

12、輪5和和外齒輪外齒輪6、永久磁鐵、永久磁鐵1和感應(yīng)線圈組成，內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。和感應(yīng)線圈組成，內(nèi)外齒輪齒數(shù)相同。 當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)軸連接到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上時(shí)，外齒輪不動(dòng)，內(nèi)齒輪隨被測(cè)軸而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸連接到被測(cè)轉(zhuǎn)軸上時(shí)，外齒輪不動(dòng)，內(nèi)齒輪隨被測(cè)軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)、外齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使氣隙磁阻產(chǎn)生周期性變化，從而動(dòng)，內(nèi)、外齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)使氣隙磁阻產(chǎn)生周期性變化，從而引起磁路中磁通的變化，引起磁路中磁通的變化，使線圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)使線圈內(nèi)產(chǎn)生周期性變化的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。勢(shì)。 顯然，顯然， 感應(yīng)電勢(shì)的頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。感應(yīng)電勢(shì)的頻率與被測(cè)轉(zhuǎn)速成正比。 7.1.4 7.1.4 信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路 為便于各級(jí)阻抗匹配

13、，將積分為便于各級(jí)阻抗匹配，將積分電路和微分電路置于兩極放大電路和微分電路置于兩極放大器之間。器之間。 直接輸出電動(dòng)勢(shì)測(cè)量速度；直接輸出電動(dòng)勢(shì)測(cè)量速度； 接入積分電路測(cè)量位移；接入積分電路測(cè)量位移； 接入微分電路測(cè)量加速度。接入微分電路測(cè)量加速度。 xvtdvadtNBlve7.1.5磁電式傳感器的應(yīng)用舉例磁電式傳感器的應(yīng)用舉例v 磁電式扭距傳感器：磁電式扭距傳感器： 當(dāng)扭距作用在轉(zhuǎn)軸上時(shí)，兩個(gè)磁電傳感器輸出的感應(yīng)當(dāng)扭距作用在轉(zhuǎn)軸上時(shí)，兩個(gè)磁電傳感器輸出的感應(yīng)電壓電壓u u1 1、u u2 2存在相位差，相差與扭距的扭轉(zhuǎn)角成正比，存在相位差，相差與扭距的扭轉(zhuǎn)角成正比，傳感器可以將扭距引起的扭轉(zhuǎn)

14、角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號(hào)。傳感器可以將扭距引起的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相位差的電信號(hào)。轉(zhuǎn)軸測(cè)量電路測(cè)量電路磁電傳感器磁電傳感器1 1磁電傳感器磁電傳感器2 2齒型轉(zhuǎn)盤齒型轉(zhuǎn)盤u u1 1u u2 2u u u電磁心音傳感器電磁心音傳感器u電磁血流量計(jì)電磁血流量計(jì)例子例子1：某磁電傳感器的總剛度為某磁電傳感器的總剛度為3200N/m，測(cè)得其固有頻，測(cè)得其固有頻率為率為20Hz。若欲使其固有頻率降低為為。若欲使其固有頻率降低為為10Hz，則其剛度應(yīng)，則其剛度應(yīng)該為多大？該為多大？mc0解：解：固有頻率為：固有頻率為：其中，其中，c為彈簧剛度；為彈簧剛度；m為質(zhì)量塊質(zhì)量；為質(zhì)量塊質(zhì)量；因此有：因此有：m3200

15、20 mx10 x32002 m/N 800 x 兩個(gè)式子相比：兩個(gè)式子相比：18781878年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先發(fā)現(xiàn)金屬中的霍爾效年美國(guó)物理學(xué)家霍爾首先發(fā)現(xiàn)金屬中的霍爾效應(yīng)，因?yàn)樘鯖]有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)，因?yàn)樘鯖]有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)人們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料現(xiàn)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)非常明顯，并且體積的霍爾效應(yīng)非常明顯，并且體積小有利于集成化?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)。小有利于集成化?；魻杺鞲衅魇腔诨魻栃?yīng)?；魻杺鞲衅魇悄壳皣?guó)內(nèi)外霍爾傳感器是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣的一種磁電式傳的一種磁電式傳感器，利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換，可以檢測(cè)微位移、感器，利用霍爾效應(yīng)

16、實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換，可以檢測(cè)微位移、轉(zhuǎn)速、流量、角度，也可以制作高斯計(jì)、電流表、功轉(zhuǎn)速、流量、角度，也可以制作高斯計(jì)、電流表、功率計(jì)、乘法器、接近開關(guān)和無(wú)刷直流電機(jī)等率計(jì)、乘法器、接近開關(guān)和無(wú)刷直流電機(jī)等7.2 霍爾傳感器霍爾傳感器 1 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng) 半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的磁場(chǎng)中，磁的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I 流過薄片時(shí)，在垂流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?，F(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B為零時(shí)的情況為零時(shí)的情況c cd

17、da ab b7.2 .1霍爾效應(yīng)與霍爾元件霍爾效應(yīng)與霍爾元件 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B 較大時(shí)的情況較大時(shí)的情況 作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高?；魻栯妱?shì)霍爾電勢(shì)也就越高?；魻栯妱?shì)UH可用下式表可用下式表示：示： UH=KH（霍爾常數(shù)）（霍爾常數(shù)） IB霍爾效應(yīng)演示霍爾效應(yīng)演示 當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，茲力的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，直至在半導(dǎo)體薄向內(nèi)側(cè)偏移，直至在半導(dǎo)體薄片片c、d方向的端面之間建立起穩(wěn)定的霍爾方向的端面之間建立起穩(wěn)定的霍爾電勢(shì)。電勢(shì)。c cd da ab b磁場(chǎng)不垂直于霍

18、爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)不垂直于霍爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì) 若磁感應(yīng)強(qiáng)度若磁感應(yīng)強(qiáng)度B B不垂直于霍爾元件，而是不垂直于霍爾元件，而是與其法線成某一角度與其法線成某一角度 時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾時(shí)，實(shí)際上作用于霍爾元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線方向（與薄元件上的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度是其法線方向（與薄片垂直的方向）的分量，即片垂直的方向）的分量，即B Bcoscos ，這時(shí)的霍爾，這時(shí)的霍爾電勢(shì)為電勢(shì)為 U UH H= =K KH HIBIBcoscos 結(jié)論：霍爾電勢(shì)與輸入電流結(jié)論：霍爾電勢(shì)與輸入電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正成正比，且當(dāng)比，且當(dāng)B的方向改變時(shí)，霍爾電勢(shì)的方向也隨之改的方向改變時(shí)，霍

19、爾電勢(shì)的方向也隨之改變。如果所施加的磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同變。如果所施加的磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同頻率的交變電勢(shì)。頻率的交變電勢(shì)。 工作原理工作原理 設(shè)霍爾片的長(zhǎng)度為設(shè)霍爾片的長(zhǎng)度為l，寬度為，寬度為b，厚度為，厚度為d。又設(shè)電子以均勻的速。又設(shè)電子以均勻的速度度v運(yùn)動(dòng)，則在垂直方向施加的磁運(yùn)動(dòng)，則在垂直方向施加的磁感應(yīng)強(qiáng)度感應(yīng)強(qiáng)度B的作用下，它受到的作用下，它受到洛侖洛侖茲力茲力 q電子電量電子電量(1.6210- -19C)； v電子運(yùn)動(dòng)速度。電子運(yùn)動(dòng)速度。同時(shí)，作用于電子的同時(shí)，作用于電子的電場(chǎng)力電場(chǎng)力 當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)qvBfLbqUqEfHHE/bqUq

20、vBH/dnqvbdjbInqbdIv/pqbdIv/霍耳電勢(shì)UH與 I、B的乘積成正比，而與d 成反比。dIBRdnIBUHHq電流密度j=nqvnN型半導(dǎo)體中的電子濃度N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體HR 霍耳系數(shù)，由載流材料物理性質(zhì)決定。材料電阻率pP型半導(dǎo)體中的空穴濃度型）（型PqpNqnRH1)(1載流子遷移率,=v/E,即單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下載流子的平均速度。定義 KH=RH / d KH霍耳器件的靈敏度。它與載流材料的物理性質(zhì)和幾何尺霍耳器件的靈敏度。它與載流材料的物理性質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)，表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流時(shí)霍耳電勢(shì)寸有關(guān)，表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流時(shí)霍耳電勢(shì)的大小。的

21、大小。若磁感應(yīng)強(qiáng)度若磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與霍爾器件的平面法線夾角為的方向與霍爾器件的平面法線夾角為時(shí)，霍時(shí)，霍爾電爾電勢(shì)勢(shì)應(yīng)為：應(yīng)為： UH KH I B UH KH I B cos 注意：當(dāng)控制電流的方向或磁場(chǎng)方向改變時(shí)，輸出注意：當(dāng)控制電流的方向或磁場(chǎng)方向改變時(shí)，輸出霍爾電霍爾電勢(shì)的勢(shì)的方向也改變。但當(dāng)磁場(chǎng)與電流同時(shí)改變方向時(shí)，方向也改變。但當(dāng)磁場(chǎng)與電流同時(shí)改變方向時(shí)，霍爾電霍爾電勢(shì)并不勢(shì)并不改變方向。改變方向。HHRKd1HRnq HHUKIB討論討論： 任何材料在一定條件下都能產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，但不是都可任何材料在一定條件下都能產(chǎn)生霍爾電勢(shì)，但不是都可 以制造霍爾元件以制造霍爾元件; ; 絕

22、緣材料電阻率絕緣材料電阻率很大，電子遷移率很大，電子遷移率很小，不適用；很小，不適用； 金屬材料電子濃度金屬材料電子濃度n n很高，很高，R RHH很小，很小，U UH H很小很小; ; 半導(dǎo)體材料電阻率半導(dǎo)體材料電阻率較大較大 R RH H大，非常適于做霍爾元件，大，非常適于做霍爾元件，半導(dǎo)體中電子遷移率一般大于空穴的遷移率半導(dǎo)體中電子遷移率一般大于空穴的遷移率，所以霍爾元件，所以霍爾元件多采用多采用 N N 型半導(dǎo)體（多電子）型半導(dǎo)體（多電子）; ; 由上式可見，厚度由上式可見，厚度d d越小，霍爾靈敏度越小，霍爾靈敏度 K KH H 越大，越大， 所以霍爾元件做的較薄，通常近似所以霍爾元

23、件做的較薄，通常近似1 1微米微米(d1(d1m)m) 。 當(dāng)當(dāng)RH ，d一定時(shí)，即載流材料和幾何尺寸一定時(shí)，即載流材料和幾何尺寸一定時(shí)，霍爾電勢(shì)一定時(shí)，霍爾電勢(shì)電流電流I（磁場(chǎng)（磁場(chǎng)B一定時(shí)）或一定時(shí)）或磁場(chǎng)磁場(chǎng)B（電流（電流I一定時(shí)），所以霍爾傳感器可一定時(shí)），所以霍爾傳感器可以用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)或檢測(cè)電流。以用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)或檢測(cè)電流。dIBRUHH 當(dāng)霍爾元件在一個(gè)線性梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，當(dāng)霍爾元件在一個(gè)線性梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，輸出霍爾電勢(shì)的大小反映了磁場(chǎng)變化，即可測(cè)量輸出霍爾電勢(shì)的大小反映了磁場(chǎng)變化，即可測(cè)量微小位移、壓力或者機(jī)械振動(dòng)等微小位移、壓力或者機(jī)械振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：霍爾元件使用壽命長(zhǎng)、可

24、靠性高、霍爾元件使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外圍電路簡(jiǎn)單、外圍電路簡(jiǎn)單、體積小、體積小、動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性好、頻帶寬、特性好、頻帶寬、易微型化集成化易微型化集成化 。因而。因而在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率低，受溫度影響大。轉(zhuǎn)換效率低，受溫度影響大。習(xí)題習(xí)題8：已知霍爾元件厚度已知霍爾元件厚度1mm，沿長(zhǎng)度方向通有，沿長(zhǎng)度方向通有1mA電流，電流，在垂直方向加均勻磁場(chǎng)在垂直方向加均勻磁場(chǎng)B=0.3T，靈敏度，靈敏度SH=22V/(AT)，試求，試求輸出霍爾電勢(shì)及載流子濃度？輸出霍爾電勢(shì)及載流子濃度？nedIBUH(V) 106 . 63 .

25、 01012233IBSUHHnedSH131012211eedSnH解：解：習(xí)題習(xí)題9：霍爾元件靈敏度霍爾元件靈敏度SH=40V/(AT)，控制電流為，控制電流為3mA，將，將其置于其置于B=1*10-45*10-4 T的線性變化磁場(chǎng)中，其輸出霍爾電的線性變化磁場(chǎng)中，其輸出霍爾電勢(shì)的范圍有多大？勢(shì)的范圍有多大？IBSUHH(V) 102 . 110110340543minminIBSUHH(V) 10610510340543maxmaxIBSUHH解：解：霍爾電勢(shì)變化范圍在霍爾電勢(shì)變化范圍在12uV60uV之間。之間?；魻栐牧匣魻栐牧?材材 料料電阻率電阻率（m）載流子遷移載流子遷移

26、率率（cm2v-1s-1）霍爾系數(shù)霍爾系數(shù)（cm2c-1）鍺（鍺（Ge）10-23.61034.25103硅（硅（Si）（溫度）（溫度系數(shù)小，線性好）系數(shù)小，線性好）1.510-22.25103砷化銦（砷化銦（InAs）（溫度系數(shù)小，（溫度系數(shù)小，線性好）線性好）2.510-33104350銻化銦（銻化銦（InAb）（溫度系數(shù)大）（溫度系數(shù)大）710-3610410002 霍爾元件霍爾元件霍爾元件構(gòu)造霍爾元件構(gòu)造控制電極控制電極 國(guó)產(chǎn)霍爾元件別號(hào)的命名方法如下：國(guó)產(chǎn)霍爾元件別號(hào)的命名方法如下：常見的國(guó)產(chǎn)霍爾元件型號(hào)有常見的國(guó)產(chǎn)霍爾元件型號(hào)有HZHZ1 1、HZHZ2 2、HZHZ3 3、HTH

27、T1 1、HTHT2 2、HSHS1 1等。等?？刂齐娏骺刂齐娏鱅；霍爾電勢(shì)霍爾電勢(shì)UH；控制電壓控制電壓V；輸出電阻輸出電阻R0；輸入電阻輸入電阻Ri；霍爾負(fù)載電阻霍爾負(fù)載電阻RL；霍爾電流霍爾電流IH。 圖中控制電流圖中控制電流I由電源由電源E供給供給, ,R為調(diào)節(jié)電阻為調(diào)節(jié)電阻, ,保證器件內(nèi)所需控制電流保證器件內(nèi)所需控制電流I?；??；魻栞敵龆私迂?fù)載爾輸出端接負(fù)載RL， RL可是一般電阻或放大器的輸入電阻、或表頭內(nèi)阻等?？墒且话汶娮杌蚍糯笃鞯妮斎腚娮?、或表頭內(nèi)阻等。磁場(chǎng)磁場(chǎng)B垂直通過垂直通過霍爾霍爾器件器件, ,在磁場(chǎng)與控制電流作用下，由負(fù)載上獲得電壓。在磁場(chǎng)與控制電流作用下，由負(fù)載上獲

28、得電壓。VHRLVBIEIH霍爾器件的基本電路R實(shí)際使用時(shí)實(shí)際使用時(shí), ,器件輸入信號(hào)可以是器件輸入信號(hào)可以是I I或或B B，或者，或者IBIB, ,而輸出可以正比于而輸出可以正比于I I或或B B, , 或者正比于其乘積或者正比于其乘積IBIB。7.2.27.2.2信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路霍爾元件的測(cè)量電路及符號(hào)霍爾元件的測(cè)量電路及符號(hào)霍耳輸出端的端子C、D相應(yīng)地稱為霍耳端或輸出端。若霍耳端子間連接負(fù)載,稱為霍耳負(fù)載電阻或霍耳負(fù)載。電流電極間的電阻，稱為輸入電阻，或者控制內(nèi)阻?；舳俗娱g的電阻，稱為輸出電阻或霍耳側(cè)內(nèi)部電阻。 器件電流(控制電流或輸入電流):流入到器件內(nèi)的電流。電流端子A、

29、B相應(yīng)地稱為器件電流端、控制電流端或輸入電流端。H霍耳器件符號(hào)AAABBBCCCDDDHHIRUBIK Id11HIHVRKUBUUKURdR上兩式是霍爾器件中的基本公式。即：輸入電流或輸入電壓和霍爾輸出電勢(shì)完全呈線性關(guān)系。如果輸入電流或電壓中任一項(xiàng)固定時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度和輸出電勢(shì)之間也完全呈線性關(guān)系。同樣，若給出控制電壓U，由于U=R1I，可得控制電壓和霍爾電勢(shì)的關(guān)系式設(shè)霍爾片厚度d均勻，電流I和霍爾電場(chǎng)的方向分別平行于長(zhǎng)、短邊界，則控制電流I和霍耳電勢(shì)UH的關(guān)系式 霍爾集成電路可分為線性型和開關(guān)型兩大類?；魻柤呻娐房煞譃榫€性型和開關(guān)型兩大類。 線性型集成電路是將霍線性型集成電路是將霍爾元件和

30、恒流源、線性差動(dòng)爾元件和恒流源、線性差動(dòng)放大器等做在一個(gè)芯片上，放大器等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系。廣泛用于位置、線性關(guān)系。廣泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁力、重量、厚度、速度、磁場(chǎng)、電場(chǎng)等的測(cè)量和控制。場(chǎng)、電場(chǎng)等的測(cè)量和控制。輸出電壓為伏級(jí)，比直接使輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。較典用霍爾元件方便得多。較典型的線性型霍爾器件如型的線性型霍爾器件如UGN3501等。等。 線性型三端線性型三端 霍爾集成電路霍爾集成電路霍爾集成傳感器霍爾集成傳感器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

31、出輸出18675 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(chǎng)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UGN3501T。 雙端輸出的傳感器是一個(gè)8腳雙列直插封裝的器件，它可提供差動(dòng)射極跟隨輸出，還可提供輸出失調(diào)調(diào)零。其典型產(chǎn)品是UGN3501M。開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路 開關(guān)型霍爾集成電路將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)開關(guān)型霍爾集成電路將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、器、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在同一個(gè)芯片上。特點(diǎn)是輸門（集電極開路輸出門）等電路做

32、在同一個(gè)芯片上。特點(diǎn)是輸出電壓為高低電平兩種狀態(tài)。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，出電壓為高低電平兩種狀態(tài)。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)殚T由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖降碗娖?；?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于；當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，釋放點(diǎn)時(shí)，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平高電平。較典型的開關(guān)型霍爾。較典型的開關(guān)型霍爾器件如器件如CS系列和系列和UGN3020等?？勺龀蔁o(wú)觸點(diǎn)、無(wú)抖動(dòng)、高可靠、長(zhǎng)壽等?？勺龀蔁o(wú)觸點(diǎn)、無(wú)抖動(dòng)、高可靠、長(zhǎng)壽命的接近開關(guān)或按鍵開關(guān)，廣泛用于計(jì)數(shù)裝置以及汽車點(diǎn)火等系統(tǒng)。命的接近開關(guān)或按鍵開關(guān)，廣泛用于計(jì)數(shù)裝

33、置以及汽車點(diǎn)火等系統(tǒng)。溫度特性溫度特性（a）RH與溫度的關(guān)系；與溫度的關(guān)系； （b）與溫度的關(guān)系與溫度的關(guān)系RH/cm2/A-1-1250200150100504080120160200LnSbLnAsT/0246/710-3cmLnAs20015010050LnSbT/07.2.3誤差分析及補(bǔ)償方法誤差分析及補(bǔ)償方法1、溫度補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償 霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，因此它們的許多參數(shù)都具有較大的霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，因此它們的許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的載流子濃度、溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的載流子濃度、 遷移率、電阻率及霍爾遷移率、電阻率及霍

34、爾系數(shù)都將發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。系數(shù)都將發(fā)生變化，從而使霍爾元件產(chǎn)生溫度誤差。溫度誤差的補(bǔ)償溫度誤差的補(bǔ)償 溫度變化會(huì)引起霍爾元件輸入電阻變化，才用恒溫度變化會(huì)引起霍爾元件輸入電阻變化，才用恒壓源供電時(shí)，控制電流將發(fā)生變化而帶來(lái)誤差。為了壓源供電時(shí)，控制電流將發(fā)生變化而帶來(lái)誤差。為了減小輸入電阻隨溫度變化而引起的誤差，減小輸入電阻隨溫度變化而引起的誤差， 除選用溫度除選用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施外，采用系數(shù)小的元件或采用恒溫措施外，采用恒流源恒流源供電是供電是個(gè)有效措施，可以使霍爾電勢(shì)穩(wěn)定。個(gè)有效措施，可以使霍爾電勢(shì)穩(wěn)定。 電路中電路中I Is s為恒流源，分流電阻為恒流

35、源，分流電阻R RT T與霍爾元件的激勵(lì)電極與霍爾元件的激勵(lì)電極相并聯(lián)。為了使霍爾電勢(shì)在溫度升高前后保持不變，當(dāng)霍爾相并聯(lián)。為了使霍爾電勢(shì)在溫度升高前后保持不變，當(dāng)霍爾元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻元件的輸入電阻隨溫度升高而增加時(shí)，旁路分流電阻R RT T自動(dòng)自動(dòng)地增大分流，減小了霍爾元件的激勵(lì)電流地增大分流，減小了霍爾元件的激勵(lì)電流I IH H，從而達(dá)到補(bǔ)償，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。的目的?T 2 不等位電勢(shì)和不等位電阻不等位電勢(shì)和不等位電阻 當(dāng)霍爾元件的控制電流為當(dāng)霍爾元件的控制電流為I時(shí)，不加外磁場(chǎng)時(shí)，時(shí)，不加外磁場(chǎng)時(shí)， 則則它的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這時(shí)測(cè)得的它

36、的霍爾電勢(shì)應(yīng)該為零，但實(shí)際不為零。這時(shí)測(cè)得的空載霍爾電勢(shì)稱為不等位電勢(shì)?？蛰d霍爾電勢(shì)稱為不等位電勢(shì)。 產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因有：有： 霍爾電極安裝位置不對(duì)稱或不在同一等電位面霍爾電極安裝位置不對(duì)稱或不在同一等電位面上；上； 半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻；幾何尺寸不均勻； 電極與霍爾元件接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻電極與霍爾元件接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。分布等。 霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償霍爾元件不等位電勢(shì)補(bǔ)償 不等位電勢(shì)與霍爾電勢(shì)具有相同的數(shù)量級(jí)，有時(shí)甚至超過不等位電勢(shì)與霍爾電勢(shì)具有相同的數(shù)量級(jí)，有時(shí)甚至超過霍爾電勢(shì)

37、，霍爾電勢(shì)， 而實(shí)用中要消除不等位電勢(shì)是極其困難的，因而必而實(shí)用中要消除不等位電勢(shì)是極其困難的，因而必須采用補(bǔ)償?shù)姆椒?。分析不等位電?shì)時(shí)，可以把霍爾元件等須采用補(bǔ)償?shù)姆椒?。分析不等位電?shì)時(shí)，可以把霍爾元件等效效為一個(gè)電橋，為一個(gè)電橋， 用分析電橋平衡來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)。用分析電橋平衡來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)。 不等位電勢(shì)的補(bǔ)償：不等位電勢(shì)的補(bǔ)償： 分析不等位電勢(shì)時(shí)可把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，不等位電壓分析不等位電勢(shì)時(shí)可把霍爾元件等效為一個(gè)電橋，不等位電壓相當(dāng)于橋路四個(gè)電阻不相等，初始有不平衡輸出相當(dāng)于橋路四個(gè)電阻不相等，初始有不平衡輸出U U0 000，可在電，可在電阻大的橋臂上并聯(lián)電阻?；蛟谙噜彉虮凵?/p>

38、同時(shí)并聯(lián)電阻，仔細(xì)阻大的橋臂上并聯(lián)電阻?；蛟谙噜彉虮凵贤瑫r(shí)并聯(lián)電阻，仔細(xì)調(diào)節(jié)并聯(lián)電阻的阻值，就可以補(bǔ)償霍爾元件的不等位電勢(shì)。調(diào)節(jié)并聯(lián)電阻的阻值，就可以補(bǔ)償霍爾元件的不等位電勢(shì)。7.2.4 霍爾式傳感器的應(yīng)用霍爾式傳感器的應(yīng)用1、霍爾式位移傳感器、霍爾式位移傳感器2、霍爾式壓力傳感器、霍爾式壓力傳感器7.2.4霍爾傳感器的應(yīng)用霍爾元件霍爾元件測(cè)量鐵心測(cè)量鐵心 氣隙的氣隙的B值值霍爾傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度霍爾傳感器用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度霍爾轉(zhuǎn)速表霍爾轉(zhuǎn)速表60 22fn 在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤，也可選取在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系機(jī)械系統(tǒng)

39、中的一個(gè)齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。S SN N線性霍爾線性霍爾磁鐵磁鐵霍爾轉(zhuǎn)速表原理霍爾轉(zhuǎn)速表原理 當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線集中穿當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線集中穿過霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，過霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，輸出為

40、低電平。的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，輸出為低電平?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用中的應(yīng)用 若汽車在剎車時(shí)車輪被抱死，將產(chǎn)生若汽車在剎車時(shí)車輪被抱死，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。帶有微帶有微型磁鐵型磁鐵的霍爾的霍爾傳感器傳感器鋼質(zhì)鋼質(zhì)霍爾霍爾霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置 采用霍爾式采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置能較好地克裝置能較好地克服汽車合金觸點(diǎn)服汽車合金觸點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確、點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒壞、

41、高觸點(diǎn)易燒壞、高速時(shí)動(dòng)力不足等速時(shí)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。缺點(diǎn)。 汽車點(diǎn)火線圈汽車點(diǎn)火線圈高壓輸出高壓輸出接頭接頭12V低壓電源低壓電源輸入接頭輸入接頭汽車電子點(diǎn)火裝置使用的汽車電子點(diǎn)火裝置使用的 點(diǎn)火控制器、霍爾傳感器點(diǎn)火控制器、霍爾傳感器及點(diǎn)火總成及點(diǎn)火總成磁鐵磁鐵點(diǎn)火總成點(diǎn)火總成霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來(lái)向器和電刷，而采用霍爾元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，其輸出信號(hào)經(jīng)放大、整形后觸發(fā)其輸出信號(hào)經(jīng)放大、整形后觸發(fā)電子線路，從而控制電樞電流的電子線路，從而控制電樞電流的換向，維持電

42、動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。換向，維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問題，所以它在電刷磨損等問題，所以它在錄像錄像機(jī)、機(jī)、CD唱機(jī)唱機(jī)、光驅(qū)等家用電器中、光驅(qū)等家用電器中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 普通直流電動(dòng)機(jī)使用普通直流電動(dòng)機(jī)使用的電刷和換向器的電刷和換向器無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用 電動(dòng)自行車電動(dòng)自行車可充電可充電電池組電池組無(wú)刷電動(dòng)機(jī)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用 無(wú)刷直流電無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子采用外轉(zhuǎn)子采用高性能位置傳感器高性能位置傳感器產(chǎn)生六個(gè)

43、狀態(tài)編碼產(chǎn)生六個(gè)狀態(tài)編碼信號(hào)，控制逆變橋信號(hào)，控制逆變橋各功率管通斷，使各功率管通斷，使三相內(nèi)定子線圈與三相內(nèi)定子線圈與外轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生連外轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，具有效率續(xù)轉(zhuǎn)矩，具有效率高、無(wú)火花、可靠高、無(wú)火花、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。性強(qiáng)等特點(diǎn)。電動(dòng)自行車的電動(dòng)自行車的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及控制電路無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及控制電路 去速度去速度控制器控制器 利用利用PWM調(diào)速調(diào)速光驅(qū)用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)光驅(qū)用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)霍爾式接近開關(guān)霍爾式接近開關(guān) 當(dāng)磁鐵的有效磁當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，霍爾式接近距離時(shí)，霍爾式接近開關(guān)動(dòng)作?；魻柦咏_關(guān)動(dòng)作?；魻柦咏_關(guān)一般還配一塊釹開關(guān)一般還

44、配一塊釹鐵硼磁鐵。鐵硼磁鐵?；魻柺浇咏_關(guān)用于轉(zhuǎn)霍爾式接近開關(guān)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量演示速測(cè)量演示n= = 6060f4(r/min)軟鐵分流翼片 開關(guān)型霍爾開關(guān)型霍爾IC IC T T霍爾電流傳感器霍爾電流傳感器 將被測(cè)電流的導(dǎo)線將被測(cè)電流的導(dǎo)線穿過霍爾電流傳感器穿過霍爾電流傳感器的檢測(cè)孔。當(dāng)有電流的檢測(cè)孔。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線通過導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線集中在鐵心內(nèi)，力線集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿并在鐵心的缺口處穿過霍爾元件，從而產(chǎn)過霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比的霍生與電流成正比的霍爾電壓。爾電壓?；魻栯娏鱾鞲衅餮菔净魻栯娏鱾鞲衅餮菔捐F心鐵心 線性霍線性霍

45、爾爾IC EH=KH IB 所實(shí)現(xiàn)的多媒體界面：所實(shí)現(xiàn)的多媒體界面：其他霍爾其他霍爾 電電流傳感器流傳感器其他霍爾電流傳其他霍爾電流傳感器（續(xù)）感器（續(xù)）霍爾鉗形電流表（交直流兩用）霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌壓舌豁口豁口霍爾鉗形電流表演示霍爾鉗形電流表演示直流直流200A量程量程被測(cè)電流的被測(cè)電流的導(dǎo)線未放入導(dǎo)線未放入鐵心時(shí)示值鐵心時(shí)示值為零為零70.9A70.9A鉗形表的環(huán)形鐵鉗形表的環(huán)形鐵心可以張開，心可以張開， 導(dǎo)線由此穿過導(dǎo)線由此穿過霍爾鉗形霍爾鉗形 電電流表演示流表演示霍爾鉗形霍爾鉗形 電流表演示電流表演示霍爾鉗形霍爾鉗形 電流表演示電流表演示70.9A70.9A霍爾鉗形電流表

46、的使用霍爾鉗形電流表的使用被測(cè)電流的導(dǎo)線從此處穿入被測(cè)電流的導(dǎo)線從此處穿入鉗形表的環(huán)形鐵心鉗形表的環(huán)形鐵心手指按下此處，將鉗形表的手指按下此處，將鉗形表的鐵心張開鐵心張開將被測(cè)電流導(dǎo)線逐根夾將被測(cè)電流導(dǎo)線逐根夾到鉗形表的環(huán)形鐵心中到鉗形表的環(huán)形鐵心中霍爾鉗形電流表的使用（續(xù)）霍爾鉗形電流表的使用（續(xù)） 叉叉形形鉗形表鉗形表漏磁稍大，漏磁稍大，但使用方便但使用方便 用用鉗形表測(cè)量鉗形表測(cè)量 電動(dòng)機(jī)的相電流電動(dòng)機(jī)的相電流霍爾式電流諧霍爾式電流諧波分析儀波分析儀 被測(cè)電流的被測(cè)電流的諧波頻譜諧波頻譜鐵心的鐵心的 開合縫隙開合縫隙 鐵心的鐵心的 杠桿壓舌杠桿壓舌霍爾元件在無(wú)損損傷中的應(yīng)用霍爾元件在無(wú)損

47、損傷中的應(yīng)用鐵磁材料具有高磁導(dǎo)特性，外加磁場(chǎng)作用鐵磁材料具有高磁導(dǎo)特性，外加磁場(chǎng)作用下無(wú)缺陷時(shí)，磁力線絕大部分通過鐵磁材下無(wú)缺陷時(shí)，磁力線絕大部分通過鐵磁材料且材料內(nèi)部磁力線均勻分布。料且材料內(nèi)部磁力線均勻分布。有缺陷時(shí)，缺陷處磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比鐵磁材料本有缺陷時(shí)，缺陷處磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比鐵磁材料本身小，則磁力線發(fā)生彎曲，且有一部分磁身小，則磁力線發(fā)生彎曲，且有一部分磁力線泄漏出材料表面，采用霍爾元件檢測(cè)力線泄漏出材料表面，采用霍爾元件檢測(cè)出該泄漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，即可有效檢測(cè)出該泄漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，即可有效檢測(cè)出缺陷的存在。出缺陷的存在。7.4.1 磁敏電阻磁敏電阻7.4 磁敏傳感器磁敏傳感器 磁敏電阻是一種

48、電阻值隨磁場(chǎng)變化而變化的磁敏元件，也稱MR元件。它的理論基礎(chǔ)為磁阻效應(yīng)。1 1、磁阻效應(yīng)、磁阻效應(yīng) 將通以電流的金屬或半導(dǎo)體材料的薄片置于與將通以電流的金屬或半導(dǎo)體材料的薄片置于與電流相垂直的磁場(chǎng)中，除產(chǎn)生電流相垂直的磁場(chǎng)中，除產(chǎn)生霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)外，由于運(yùn)動(dòng)外，由于運(yùn)動(dòng)的載流子收到磁場(chǎng)力的作用會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使載流子經(jīng)的載流子收到磁場(chǎng)力的作用會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，使載流子經(jīng)過的路程增加，遷移率減小，電阻率增加，電阻值就過的路程增加，遷移率減小，電阻率增加，電阻值就增加。此種現(xiàn)象稱為增加。此種現(xiàn)象稱為磁致電阻變化效應(yīng)磁致電阻變化效應(yīng)，簡(jiǎn)稱為，簡(jiǎn)稱為磁阻磁阻效應(yīng)效應(yīng)。選擇合適的磁敏電阻。選擇合適的磁敏電阻形狀

49、形狀，可以使霍爾效應(yīng)減，可以使霍爾效應(yīng)減弱或消除，磁阻效應(yīng)增強(qiáng)。弱或消除，磁阻效應(yīng)增強(qiáng)。 在磁場(chǎng)中，電流的流動(dòng)路徑會(huì)因磁場(chǎng)的作用而加長(zhǎng)，使得材料的電阻在磁場(chǎng)中，電流的流動(dòng)路徑會(huì)因磁場(chǎng)的作用而加長(zhǎng)，使得材料的電阻率增加。若某種金屬或半導(dǎo)體材料的兩種載流子率增加。若某種金屬或半導(dǎo)體材料的兩種載流子 (電子和空穴電子和空穴 )的遷移率十的遷移率十分懸殊，主要由遷移率較大的一種載流子引起電阻率變化分懸殊，主要由遷移率較大的一種載流子引起電阻率變化 ,它可表示為：它可表示為：2000npPBN 為磁感應(yīng)強(qiáng)度；為磁感應(yīng)強(qiáng)度；N,P:電子和空穴的數(shù)量；電子和空穴的數(shù)量；材料在磁感應(yīng)強(qiáng)度為時(shí)的電材料在磁感應(yīng)強(qiáng)

50、度為時(shí)的電阻率；阻率；0 材料在磁感應(yīng)強(qiáng)度為材料在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0時(shí)的電阻率；時(shí)的電阻率；載流子的遷移率。載流子的遷移率。20(1)BnpPBN 電阻率變化主要由遷移率較大的一種載流子引起，它可表示為：電阻率變化主要由遷移率較大的一種載流子引起，它可表示為：22000273. 0B當(dāng)材料中僅存在一種載流子時(shí)磁阻效應(yīng)幾乎可以忽略，此時(shí)霍耳效應(yīng)更為強(qiáng)烈。當(dāng)材料中僅存在一種載流子時(shí)磁阻效應(yīng)幾乎可以忽略，此時(shí)霍耳效應(yīng)更為強(qiáng)烈。若在電子和空穴都存在的材料（如若在電子和空穴都存在的材料（如InSb）中，則磁阻效應(yīng)很強(qiáng)。）中，則磁阻效應(yīng)很強(qiáng)。 磁阻效應(yīng)還與樣品的形狀、磁阻效應(yīng)還與樣品的形狀、尺寸密切相關(guān)。尺寸

51、密切相關(guān)。這種與樣品形這種與樣品形狀、尺寸有關(guān)的磁阻效應(yīng)稱為狀、尺寸有關(guān)的磁阻效應(yīng)稱為幾何磁阻效應(yīng)幾何磁阻效應(yīng)。 長(zhǎng)方形磁阻器件只有在長(zhǎng)方形磁阻器件只有在L(長(zhǎng)度長(zhǎng)度)W（寬度）的條件下，（寬度）的條件下，才表現(xiàn)出較高的靈敏度。才表現(xiàn)出較高的靈敏度。把把LW長(zhǎng)方形磁阻材料上面制作長(zhǎng)方形磁阻材料上面制作許多平行等間距的金屬條（即許多平行等間距的金屬條（即短短路柵格路柵格），），以短路霍耳電勢(shì)以短路霍耳電勢(shì)，這，這種柵格磁阻器件種柵格磁阻器件,如圖如圖b）所示，就）所示，就相當(dāng)于許多相當(dāng)于許多LW扁條狀磁阻串聯(lián)。扁條狀磁阻串聯(lián)。所以柵格磁阻器件既增加了零磁所以柵格磁阻器件既增加了零磁場(chǎng)電阻值、又提

52、高了磁場(chǎng)電阻值、又提高了磁阻器件的阻器件的靈敏度。靈敏度。 L幾何磁阻效應(yīng)WBIa)BIb) 常用的磁阻元件有半導(dǎo)體磁阻元件和強(qiáng)磁磁阻元件。其常用的磁阻元件有半導(dǎo)體磁阻元件和強(qiáng)磁磁阻元件。其內(nèi)部有制作成半橋或全橋等多種形式。內(nèi)部有制作成半橋或全橋等多種形式。1） 靈敏度特性靈敏度特性 磁阻元件的靈敏度特性是在我國(guó)某些廠家是用在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度下的電阻變化率一定磁場(chǎng)強(qiáng)度下的電阻變化率來(lái)表示來(lái)表示，即磁場(chǎng)電阻特性的斜率。國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)是用RB/R0求得，R0表示無(wú)磁場(chǎng)情況下，磁阻元件的電阻值，RB為在施加0.3T磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)磁阻元件表現(xiàn)出來(lái)的電阻值，這種情況下，一般磁阻元件的靈敏度大于2.7。 2

53、2、磁阻元件的主要特性、磁阻元件的主要特性2）磁場(chǎng)電阻特性 15RBR0105溫度(25)弱磁場(chǎng)下呈平方特性變化強(qiáng)場(chǎng)下呈直線特性變化0(b) 電阻變化率特性0.2 0.40.6 0.81.0 1.21.4B/T在0.1T以下的弱磁場(chǎng)中，曲線呈現(xiàn)平方特性，而超過0.1T后呈現(xiàn)線性變化 當(dāng)輸入電流當(dāng)輸入電流I，在垂直方向外加磁感應(yīng)強(qiáng)度，在垂直方向外加磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的作用會(huì)使的作用會(huì)使電流方向發(fā)生傾斜而導(dǎo)致電阻值增大，其電阻值與磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化曲線如圖電流方向發(fā)生傾斜而導(dǎo)致電阻值增大，其電阻值與磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化曲線如圖a0.30.20.100.10.2 0.3R/

54、1000500S級(jí)級(jí)(a) S、N級(jí)之間電阻特性B/TN級(jí)級(jí)磁阻元件的電阻值與磁場(chǎng)的極性無(wú)關(guān)，它只隨磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加3）電阻溫度特性 半導(dǎo)體磁阻元件半導(dǎo)體磁阻元件的溫度特性不好。電阻值在的溫度特性不好。電阻值在35的變化范圍的變化范圍內(nèi)減小了內(nèi)減小了1/2。因此，在應(yīng)用時(shí)，一般都要設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償電路。因此，在應(yīng)用時(shí)，一般都要設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償電路。10384210242106-4002060100溫度/電阻變化率% 半導(dǎo)體元件電阻-溫度特性曲線 7.4.2 7.4.2 磁敏二極管和磁敏三極管磁敏二極管和磁敏三極管 霍爾元件和磁敏電阻是用霍爾元件和磁敏電阻是用N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體材材料制成的體型元件。

55、料制成的體型元件。 磁敏二極管、三極管是繼霍爾元件和磁磁敏二極管、三極管是繼霍爾元件和磁敏電阻之后迅速發(fā)展起來(lái)的敏電阻之后迅速發(fā)展起來(lái)的PN結(jié)型結(jié)型的新型磁的新型磁電轉(zhuǎn)換元件。它們具有磁靈敏度高（電轉(zhuǎn)換元件。它們具有磁靈敏度高（磁靈敏磁靈敏度比霍爾元件高數(shù)百甚至數(shù)千倍度比霍爾元件高數(shù)百甚至數(shù)千倍）；輸出信）；輸出信號(hào)大；能識(shí)別磁場(chǎng)的極性；體積小、電路簡(jiǎn)號(hào)大；能識(shí)別磁場(chǎng)的極性；體積小、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因而正日益得到重視，并在檢測(cè)、單等特點(diǎn)，因而正日益得到重視，并在檢測(cè)、控制等方面得到普遍應(yīng)用。控制等方面得到普遍應(yīng)用。 （一）磁敏二極管（一）磁敏二極管 1 1磁敏二極管的結(jié)構(gòu)與工作原理磁敏二極管的

56、結(jié)構(gòu)與工作原理 （1）磁敏二極管的結(jié)構(gòu)）磁敏二極管的結(jié)構(gòu) 有硅磁敏二級(jí)管和鍺磁敏二級(jí)有硅磁敏二級(jí)管和鍺磁敏二級(jí)管兩種。磁敏二級(jí)管的結(jié)構(gòu)是管兩種。磁敏二級(jí)管的結(jié)構(gòu)是P+iN+型。與普通二極管區(qū)型。與普通二極管區(qū)別：別：普通二極管普通二極管PN結(jié)的基區(qū)結(jié)的基區(qū)i很很短，以避免載流子在基區(qū)里復(fù)短，以避免載流子在基區(qū)里復(fù)合，磁敏二級(jí)管的合，磁敏二級(jí)管的PN結(jié)卻有結(jié)卻有很很長(zhǎng)的基區(qū)長(zhǎng)的基區(qū)i，大于載流子的擴(kuò)散，大于載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。H+H-N+區(qū)p+區(qū)i區(qū)r區(qū)電流（a）磁敏二極管的結(jié)構(gòu)和電路符號(hào)(a)結(jié)構(gòu); (b)電路符號(hào)+（b）H+H-N+區(qū)p+區(qū)i區(qū)r區(qū)電流（a）以以2ACM2ACM1A1A磁

57、敏二級(jí)管為例，在高純度鍺半導(dǎo)體的兩磁敏二級(jí)管為例，在高純度鍺半導(dǎo)體的兩端用合金法制成高摻雜的端用合金法制成高摻雜的P P型和型和N N型兩個(gè)區(qū)域，并在本型兩個(gè)區(qū)域，并在本征區(qū)（征區(qū)（i i）區(qū)的一個(gè)側(cè)面上，設(shè)置表面粗糙的高復(fù)合區(qū)）區(qū)的一個(gè)側(cè)面上，設(shè)置表面粗糙的高復(fù)合區(qū)(r(r區(qū)區(qū)) )，而與，而與r r區(qū)相對(duì)的另一側(cè)面，保持為光滑無(wú)復(fù)合區(qū)相對(duì)的另一側(cè)面，保持為光滑無(wú)復(fù)合表面。這就構(gòu)成了磁敏二極管的管芯，其結(jié)構(gòu)如圖。表面。這就構(gòu)成了磁敏二極管的管芯，其結(jié)構(gòu)如圖。 圖圖a）當(dāng)磁敏二極管的）當(dāng)磁敏二極管的P區(qū)接電源正極，區(qū)接電源正極，N區(qū)接區(qū)接電源負(fù)極電源負(fù)極,即即外加正偏壓外加正偏壓時(shí)時(shí)，P+向向

58、I區(qū)注入大量空區(qū)注入大量空穴，穴，N+區(qū)向區(qū)向I區(qū)注入大量區(qū)注入大量電子，只有少數(shù)電子和空電子，只有少數(shù)電子和空穴在穴在I區(qū)復(fù)合掉，大部分區(qū)復(fù)合掉，大部分的電子和空穴通過的電子和空穴通過I區(qū)分區(qū)分別到達(dá)別到達(dá)P+和和N+區(qū)，從而區(qū)，從而產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流。2 2）磁敏二極管的工作原理）磁敏二極管的工作原理 PNPNPNB=0B+B-電流電流電流（a）（b）（c）磁敏二極管的工作原理示意圖iii電子空穴復(fù)合區(qū) 圖圖b）當(dāng)磁敏二極管受到正）當(dāng)磁敏二極管受到正向磁感應(yīng)強(qiáng)度向磁感應(yīng)強(qiáng)度B+作用時(shí)，電作用時(shí)，電子和空穴受到洛倫茲力向子和空穴受到洛倫茲力向r區(qū)區(qū)偏移，由于偏移，由于r區(qū)電子和空穴復(fù)區(qū)電子和

59、空穴復(fù)合速度很快，進(jìn)入合速度很快，進(jìn)入r區(qū)的電子區(qū)的電子和空穴很快被復(fù)合掉，因此電和空穴很快被復(fù)合掉，因此電流迅速減小。流迅速減小。2 2）磁敏二極管的工作原理）磁敏二極管的工作原理 PNPNPNB=0B+B-電流電流電流（a）（b）（c）磁敏二極管的工作原理示意圖iii電子空穴復(fù)合區(qū) 圖圖c）當(dāng)磁敏二極管受到反）當(dāng)磁敏二極管受到反向磁感應(yīng)強(qiáng)度向磁感應(yīng)強(qiáng)度B-作用時(shí)，電作用時(shí)，電子和空穴受到洛倫茲力偏離子和空穴受到洛倫茲力偏離r區(qū)，電流明顯增大。區(qū)，電流明顯增大。結(jié)論：結(jié)論：磁敏二極管不僅能實(shí)現(xiàn)磁敏二極管不僅能實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換，而且隨著磁場(chǎng)大小磁電轉(zhuǎn)換，而且隨著磁場(chǎng)大小和方向的變化，可產(chǎn)生正負(fù)輸和

60、方向的變化，可產(chǎn)生正負(fù)輸出電壓的變化、也能判斷磁場(chǎng)出電壓的變化、也能判斷磁場(chǎng)的方向。特別是在較弱的磁場(chǎng)的方向。特別是在較弱的磁場(chǎng)作用下，可獲得較大輸出電壓。作用下，可獲得較大輸出電壓。若若r區(qū)和區(qū)和r區(qū)之外的復(fù)合能力之區(qū)之外的復(fù)合能力之差越大，那么磁敏二極管的靈差越大，那么磁敏二極管的靈敏度就越高。敏度就越高。 磁敏二極管反向偏置時(shí)，磁敏二極管反向偏置時(shí)，則在則在 r區(qū)僅流過很微小的電流，區(qū)僅流過很微小的電流，顯得幾乎與磁場(chǎng)無(wú)關(guān)。顯得幾乎與磁場(chǎng)無(wú)關(guān)。磁敏二極管的工作原理示意圖PNPNPNB=0B+B-電流電流電流（a）（b）（c）iii電子空穴復(fù)合區(qū)1 1磁敏三極管的結(jié)構(gòu)與原理磁敏三極管的結(jié)構(gòu)