Z-半導(dǎo)體敏感元件原理與應(yīng)用四

1、Z-半導(dǎo)體敏感元件原理與應(yīng)用四八、 磁敏Z-元件的磁敏特性 磁敏Z-元件的正向伏安特性，可用圖9(c)所示電路進(jìn)行測(cè)量，與溫敏Z-元件正向伏安特性測(cè)量電路與方法相同。6磁敏Z-元件在磁場(chǎng)中，其伏安特性曲線形狀發(fā)生了變化，因而，技術(shù)參數(shù)也發(fā)生了變化。磁場(chǎng)由弱到強(qiáng)的變化過(guò)程，技術(shù)參數(shù)的變化范圍如表3所示。 1閾值磁場(chǎng)：Bth(mT ) 磁敏Z-元件置于磁場(chǎng)中，如圖10所示。電路中產(chǎn)生了自激振蕩，輸出信號(hào)VO的波形類似于溫敏Z-元件的下降沿觸發(fā)的脈沖頻率信號(hào)。使Z-元件剛剛起振的磁場(chǎng)，定義為閾值磁場(chǎng)，用Bth表示。 2磁場(chǎng)范圍：B(mT) 磁場(chǎng)范圍，表示維持Z-元件正常振蕩的磁場(chǎng)，其值為(11.5)

2、Bth。 3頻率范圍：f(Hz) Z-元件在磁場(chǎng)中正常的信號(hào)頻率范圍。 4頻率靈敏度：SF(Hz/mT)磁敏Z-元件在磁場(chǎng)中產(chǎn)生振蕩后，頻率的變化量Df(Hz)與磁場(chǎng)變化量DB(mT)之比為頻率靈敏度SF(Hz/mT)： (5) 5電壓靈敏度ST(mV/mT) 磁敏Z-元件在磁場(chǎng)中，Vf向右平移增大，磁場(chǎng)越強(qiáng)，Vf增加的越多，見(jiàn)圖11。電壓靈敏度ST等于導(dǎo)通電壓Vf的增量DVf與磁場(chǎng)變化增量DB之比。 (mV/mT) (6)磁敏Z-元件在實(shí)驗(yàn)中，除上述參數(shù)用來(lái)表述在磁場(chǎng)中變化外，還有一種在磁場(chǎng)中的特性沒(méi)有相應(yīng)的參數(shù)可以表示。例如，在磁場(chǎng)中，Vf階躍式的增大，同時(shí)Vth也增大，幅度變化為： Vf

3、：(13) Vf，Vth： Vth+(01V)， 參見(jiàn)圖11。這一特性非常適合制作磁控開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)速表等。 1 九、 磁敏Z-元件的應(yīng)用電路 磁敏Z-元件是一個(gè)非線性元件1，典型應(yīng)用電路為Z-元件與一個(gè)負(fù)載電阻RL串聯(lián)的電路。RL的一個(gè)作用是限制工作電流，另一個(gè)作用是可以從RL與Z-元件連接點(diǎn)處取出輸出信號(hào)，如圖12(a)所示。Z-元件允許并聯(lián)一個(gè)電容器，輸出脈沖頻率信號(hào)。 1 工作在M3區(qū)輸出階躍信號(hào) 磁敏Z-元件工作在哪一個(gè)區(qū)，與電源電壓E的大小有關(guān)。在溫敏Z-元件工作中，由M1區(qū)向M3區(qū)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，電源電壓E，負(fù)載電阻RL與Z-元件的參數(shù)Vth 、Ith，必須滿足的條件-狀態(tài)方程為： E=

4、 Vth +IthRL (7) 該方程仍然適用于磁敏Z-元件。 圖12是輸出階躍信號(hào)的電路圖，工作狀態(tài)解析圖和信號(hào)波形圖。為了保證Z-元件工作在M3區(qū)，P(Vth，Ith)點(diǎn)必須設(shè)定在負(fù)載線(E，E/RL)的左側(cè)，并應(yīng)考慮溫度的影響，在應(yīng)用的溫度范圍內(nèi)，能可靠地工作在M3區(qū)。 從解析圖中已知道，無(wú)磁場(chǎng)時(shí)工作點(diǎn)為Q1(Vf，IZ1)，輸出為VO=VOL=Vf。加入300mT磁場(chǎng)，P1(Vth1，Ith1)移至P2(Vth2，Ith2)，P2點(diǎn)在直線(E，E/RL)的左側(cè)，Q2(VZ2，IZ2)點(diǎn)在OP2上，這時(shí)的輸出為：VO=VOH=E- IZ2RL 當(dāng)磁場(chǎng)為B=0時(shí)，VO又恢復(fù)為低電平，即VO=VOL=Vf。2 并聯(lián)電容器M1M3，M3M1互相轉(zhuǎn)換輸出脈沖頻率信號(hào) 圖13是磁敏Z-元件輸出脈沖頻率信號(hào)電路。Z-元件在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的自激振蕩，其脈沖頻率信號(hào)往往不夠穩(wěn)定1、2，因而采用Z-元件并聯(lián)電容器的方法，改善振蕩的穩(wěn)定性和電源電壓的適應(yīng)性。這個(gè)脈沖頻率信號(hào)是下降沿觸發(fā)的，其頻率受磁場(chǎng)的調(diào)制，信號(hào)頻率與磁場(chǎng)的關(guān)系參見(jiàn)圖13(c)。 磁敏Z-元件的應(yīng)用電路圖12(a)，可以把Z-元件與RL互換位置，其輸出信號(hào)是關(guān)于電