磁敏三極管的主要特性

1.磁敏三極管的結(jié)構(gòu)與工作原理在弱P型或弱N型本征半導(dǎo)體上用合金法或擴(kuò)散法形成發(fā)射極、基極和集電極?；鶇^(qū)較長(zhǎng)?；鶇^(qū)結(jié)構(gòu)類似磁敏二極管，有高復(fù)合速率的r區(qū)和本征I區(qū)。長(zhǎng)基區(qū)分為運(yùn)輸基區(qū)和復(fù)合基區(qū)。7.4.2磁敏三極管的工作原理和主要特性(a)結(jié)構(gòu)(b)符號(hào)bcecN+eH-H+bIrN+P+當(dāng)磁敏三極管末受磁場(chǎng)作用時(shí)，由于基區(qū)寬度大于載流子有效擴(kuò)散長(zhǎng)度，大部分載流子通過(guò)e-I-b形成基極電流，少數(shù)載流子輸入到c極。因而形成基極電流大于集電極電流的情況，使β＜l。工作原理:N+N+eP+xIrbcy當(dāng)受到正向磁場(chǎng)(H+)作用時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，洛侖茲力使載流子偏向發(fā)射結(jié)的一側(cè)，導(dǎo)致集電極電流顯著下降，當(dāng)反向磁場(chǎng)(H-)作用時(shí)，在H-的作用下，載流子向集電極一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使集電汲電流增大。N+N+eP+xrbycIN+N+eP+xIrbcH-y圖7-25磁敏三極管工作原理N+N+eP+xIrbcyH+N+N+eP+xIrbcH-yN+N+eP+xrbycI（a）(b)(c)由此可知、磁敏三極管在正、反向磁場(chǎng)作用下，其集電極電流出現(xiàn)明顯變化。這樣就可以利用磁敏三極管來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)、電流、轉(zhuǎn)速、位移等物理量。與普通晶體管的伏安特性曲線類似。由圖可知，磁敏三極管的電流放大倍數(shù)小于1。(1)伏安特性2.磁敏三極管的主要特性Ib=0Ib=5mA1.00.80.60.40.20246810Uce/VIc/mAIb=4mAIb=3mAIb=2mAIb=1mAUce/VIb=3mA,B=-1kG1.00.80.60.40.20246810Ic/mAIb=3mA,B=0Ib=3mA,B=1kG(1)為不受磁場(chǎng)作用時(shí)(2)磁場(chǎng)為1kGs

基極為3mA(2)磁電特性磁敏三極管的磁電特性是應(yīng)用的基礎(chǔ)，右圖為國(guó)產(chǎn)NPN型3BCM(鍺)磁敏三極管的磁電特性，在弱磁場(chǎng)作用下，曲線接近一條直線。-3-2-112345B/0.1TΔIc/mA0.50.40.30.20.1圖7-273BCM磁敏三極管的磁電特性(3)溫度特性及其補(bǔ)償磁敏三極管對(duì)溫度比較敏感，使用時(shí)必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。對(duì)于鍺磁敏三極管如3ACM、3BCM，其磁靈敏度的溫度系數(shù)為0.8％/0C；硅磁敏三極管(3CCM)磁靈敏度的溫度系數(shù)為-0.6％/0C。因此，實(shí)際使用時(shí)必須對(duì)磁敏三極管進(jìn)行溫度補(bǔ)償。對(duì)于硅磁敏三極管因其具有負(fù)溫度系數(shù)，可用正溫度系數(shù)的普通硅三極管來(lái)補(bǔ)償因溫度而產(chǎn)生的集電極電流的漂移。ECR1μAmAV1VmReR2具體補(bǔ)償電路如圖所示。當(dāng)溫度升高時(shí)，V1管集電極電流IC增加．導(dǎo)致Vm管的集電極電流也增加，從而補(bǔ)償了Vm管因溫度升高而導(dǎo)致IC

的下降。補(bǔ)償電路(a)利用鍺磁敏二極管電流隨溫度升高而增加的這一特性，使其作為硅磁敏三極管的負(fù)載，從而當(dāng)溫度升高時(shí)，可補(bǔ)償硅磁敏三極管的負(fù)溫度漂移系數(shù)所引起的電流下降。WVmU0EC補(bǔ)償電路(b)下圖是采用兩只特性一致、磁極相反的磁敏三極管組成的差動(dòng)電路。這種電路既可以提高磁靈敏度，又能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，它是一種行之有效的溫度補(bǔ)償電路。U0W1RLVm1Vm2ECW2RLRe補(bǔ)償電路

(c)（4）頻率特性3BCM鍺磁敏三極管對(duì)于交變磁場(chǎng)的頻率響應(yīng)特性為10kHz。（5）磁靈敏度磁敏三極管的磁靈敏度有正向靈敏度h+和負(fù)向靈敏度h-兩種。其定義如下：7.5磁敏式傳感器的應(yīng)用7.5.1霍爾式傳感器的典型應(yīng)用例7-1檢測(cè)磁場(chǎng)檢測(cè)磁場(chǎng)是霍爾式傳感器最典型的應(yīng)用之一。將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測(cè)磁場(chǎng)中，使磁力線和器件表面垂直，通電后即可輸出與被測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成線性正比的電壓。例7-2霍爾位移傳感器將霍爾元件置于磁場(chǎng)中，左半部磁場(chǎng)方向向上，右半部磁場(chǎng)方向向下，從a端通人電流I，根據(jù)霍爾效應(yīng)，左半部產(chǎn)生霍爾電勢(shì)VH1，右半部產(chǎn)生露爾電勢(shì)VH2，其方向相反。因此，c、d兩端電勢(shì)為VH1—VH2。如果霍爾元件在初始位置時(shí)VH1=VH2，則輸出為零；當(dāng)改變磁極系統(tǒng)與霍爾元件的相對(duì)位置時(shí)，即可得到輸出電壓，其大小正比于位移量。例7-3霍爾式壓力傳感器圖7-30霍爾壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理圖霍爾元件磁鋼壓力P波登管NSSN例7-4霍爾轉(zhuǎn)速傳感器圖7-31霍爾轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)輸入軸輸入軸霍爾傳感器（a）（b）例7-5霍爾計(jì)數(shù)裝置圖7-32霍爾計(jì)數(shù)裝置及電路(a)工作示意圖霍爾開(kāi)關(guān)傳感器絕緣板磁鐵NS(b)電路圖+12VSL3051ASVT+VCR5RLR4R3R1R2計(jì)數(shù)器例7-6汽車霍爾電子點(diǎn)火器霍爾傳感器隔磁罩磁鋼缺口霍爾傳感器隔磁罩磁鋼缺口當(dāng)缺口對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁通通過(guò)霍爾傳感器形成閉合回路，電路導(dǎo)通，霍爾電路輸出≤0.4V的低電平；當(dāng)隔磁罩豎邊的凸出部分擋在霍爾元件和磁體之間時(shí)，電路截止，霍爾電路輸出高電平。圖7-34霍爾計(jì)數(shù)裝置及電路R6DW1R7V1+12VCR5D1R4R3R1R2磁鋼R8D2DW2HV2V3當(dāng)霍爾傳感器輸出低電平時(shí)，V1截止，V2、V3導(dǎo)通，點(diǎn)火器的初級(jí)繞組有恒定的電流通過(guò)；當(dāng)霍爾傳感器輸出高電平時(shí)，V1導(dǎo)通，V2、V3

截止，點(diǎn)火器的初級(jí)繞組電流截止，此時(shí)儲(chǔ)存在點(diǎn)火線圈中的能量由初級(jí)繞組以高壓放電的形式輸出，即放電點(diǎn)火。7.5.2磁敏電阻的應(yīng)用磁敏電阻可以用來(lái)作為電流傳感器、磁敏接近開(kāi)關(guān)、角速度/角位移傳感器、磁場(chǎng)傳感器等，可用于開(kāi)關(guān)電源、變頻器、伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器、電度表、斷路器、防爆電機(jī)保護(hù)器、地磁場(chǎng)的測(cè)量、探礦等。7.5.3磁敏二極管、三極管的應(yīng)用例7-7漏磁探傷儀圖7-35漏磁探傷儀原理圖1裂縫；2磁敏管探頭；3鐵芯；4激勵(lì)線圈；5被測(cè)棒材5放大器顯示儀表42315放大器顯示儀表4231磁敏三極管置于1kG