磁敏晶體管結(jié)構(gòu)與原理

《傳感器應(yīng)用技術(shù)》課程StructureandPrincipleofMagneticTransistor磁敏晶體管結(jié)構(gòu)與原理課程組:梁長垠、宋榮、蘇全、韓君、張勝宇、賈方亮、梁召峰Sensorsapplicationtechnology1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents1.磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)磁敏晶體管是霍爾元件和磁阻元件之后發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體磁敏元件。磁敏二極管和磁敏三極管是一種PN結(jié)型的新型磁電轉(zhuǎn)換器件，它具有輸出信號大、靈敏度高（約為霍爾元件的數(shù)百至數(shù)千倍）、工作電流小，體積小等特點，在磁場、轉(zhuǎn)速、探傷等檢測與控制中應(yīng)用廣泛。磁敏二極管及結(jié)構(gòu)磁敏二極管是一種PIN型磁敏元件，由硅或鍺材料制成。P型和N型電極由高阻材料制成，I為本征區(qū)。I區(qū)的r面粗糙，設(shè)置成高復(fù)合區(qū)（r區(qū)），目的是使電子－空穴對易于在粗糙表面復(fù)合而消失；另一面比較光滑。1.磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)磁敏三極管及結(jié)構(gòu)磁敏三極管是在磁敏二極管的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的磁敏晶體管，由Si或Ge材料經(jīng)摻雜擴(kuò)散而成的硅管或鍺管，有NPN型和PNP型兩種。如圖表示NPN型磁敏三極管的基本結(jié)構(gòu)和電路符號。1.磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents2.磁敏二極管工作原理及特性磁敏二極管工作原理磁場強度的改變引起電流發(fā)生變化，實現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換。當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場H+作用時，電子和空穴受到洛侖茲力的作用向r區(qū)偏轉(zhuǎn)，電子和空穴復(fù)合速度加快，所形成的電流減??；當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場H－作用時，電子和空穴受到洛侖茲力的作用向I區(qū)偏轉(zhuǎn)，電子和空穴復(fù)合速度減慢，所形成的電流增大。磁敏二極管的特性

伏安特性：

如圖在給定的磁場下，磁敏二極管正向偏壓與偏流的關(guān)系稱為磁敏二極管的伏安特性。2.磁敏二極管工作原理及特性磁敏二極管的特性磁電特性：

是指磁敏二極管輸出電壓變化量與外加磁場的關(guān)系，如圖所示。2.磁敏二極管工作原理及特性磁敏二極管的特性溫度特性及補償：由于磁敏二極管是由鍺和硅材料制成，因而受溫度的影響較大，在使用磁敏二極管時，必須進(jìn)行溫度補償，常用的補償電路如圖所示。2.磁敏二極管工作原理及特性1.

磁敏晶體管及結(jié)構(gòu)2.磁敏二極管工作原理及特性3.磁敏三極管工作原理及特性4.磁敏晶體管應(yīng)用分析課程內(nèi)容CourseContents133.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管工作原理如果外加正向偏壓，即P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)，那么將會有大量空穴從P區(qū)注入到I區(qū)，同時也有大量電子從N區(qū)注入到I區(qū)，如將這樣的磁敏三極管置于磁場中，則注入的電子和空穴都要受到洛侖茲力的作用而向一個方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)磁場方向使電子和空穴向r面偏轉(zhuǎn)時，它們將因復(fù)合而消失，因而電流很?。划?dāng)磁場方向使電子和空穴向光滑面偏轉(zhuǎn)時它們的復(fù)合率變小，電流就大。143.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特性伏安特性磁敏三極管的伏安特性類似于普通雙極性三極管的伏安特性，如圖所示。153.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特性磁電特性

磁電特性是磁敏三極管重要的工作特性，它反映外加磁場對磁敏三極管集電極電流的影響，如圖表示NPN型鍺管的磁電特性。163.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特性溫度特性及補償磁敏三極管對溫度的變化十分敏感,因而在使用磁敏三極管時必須采取溫度補償措施。主要有①采用具有電流正溫度系數(shù)的普通三極管；②采用具有電流正溫度系數(shù)的鍺磁敏二極管；③采用PNP和NPN組成兩管互補形式的補償電路；④采用兩管差動輸出方式（兩管磁極性相反，但磁電特性一致）。173.磁敏三極管工作原理及特性磁敏三極管的特點

靈敏度高：

磁敏三極管的靈敏度比霍爾元件高幾百甚至上千倍，而且線路簡單，成本低廉，更適合于測量弱磁場。

具有正反磁靈敏度：

靈敏度與磁場關(guān)系呈線性的范圍比較窄：磁敏三極管可用來檢測交、直流磁場，特別適合于測量弱磁場；可制作箝位電流計，對高壓線進(jìn)行不斷線、無接觸電流測量；還可作無觸點開關(guān)，無接觸電位計等。1.

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.磁敏晶體管應(yīng)用分析磁敏晶體管應(yīng)用分析漏磁探傷儀：測量磁場、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量，也可用于磁力探傷、接近開關(guān)、位置控制等。1－待測物，2－激勵線圈，3－鐵芯，4－放大器，5－磁敏二極管探頭4

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