磁敏传感器

磁敏传感器中霍尔元件及霍尔传感器的生产量是最大的。它主要用于无刷直流电机（霍尔电机）中，这种电机用于磁带录音机、录像机、XY记录仪、打印机、电唱机及仪器中的通风风扇等。 本图总结了相关的内容。

磁敏传感器

• 霍尔传感器
  • 一、霍尔效应
    • 霍尔电势的产生
  • 二、参数及特点
    • 参数
      • （1）额定激励电流 IH
        • 霍尔元件温升10 ℃时所加的电流
      • （2）不平衡电势U0
        • 不等位电势、零位电势 ——IH、B=0、空载霍尔电势
        • 原因：两个霍尔电极不在同一等位面上 材料不均匀、工艺不良
      • （3）输入电阻Ri 、输出电阻R0
        • Ri —— 控制电流电极间的电阻
        • R0 —— 输出霍尔电势电极间的电阻
      • （4）霍尔电压 VH
      • （5）霍尔电压的温度特性
        • 负温度特性
    • 特点
      • （1）测量磁物理量、电量及其它相关物理量 （2）实现乘法运算，构成各种非线性运算部件 （3）输出信号的信噪比大 （4）频率范围宽：直流 ~ 数百千赫兹 （5）体积小、重量轻 （6）稳定性好、寿命长
  • 三、霍尔元件连接方式和输出电路
    • 1、基本测量电路
    • 2、霍尔元件连接方式
      • 直流供电方式
        • 控制电流端并联 输出电势：2倍
      • 交流供电方式：
        • 控制电流端串联 次级绕阻叠加输出
    • 3、霍尔电势的输出电路
      • 四端器件，输出电势：mV量级
        • 线性应用：比例放大器 线性度好、低噪声放大器
        • 开关应用：射极跟随器 灵敏度高、一般放大器
  • 四、测量误差及补偿
    • 半导体固有特性——温度误差
      • 温度误差及补偿
        • 电阻率、迁移率、载流子浓度：T 霍尔元件内阻、霍尔电势：T
    • 半导体制造工艺缺陷——零位误差
      • 零位误差及补偿
        • • A、B同一等位面：U0 = 0、电桥平衡 A、B非同一等位面：U0 = 0、电桥不平衡
        • • 电桥补偿原理：在阻值较大的桥臂上并联电阻
  • 五、霍尔开关集成传感器
    • 结构及工作原理
      • 材料：硅 霍尔元件 放大 整形 工艺：硅平面工艺
      • 工作原理：有磁场：VH，放大，整形：> 开启阈值，高电平 VT导通，具有吸收电流的负载能力（开状态） 磁场减弱：VH 减小，放大，整形：< 关闭阈值， 翻转，低电平，VT截止（关状态）
    • 工作特性
    • 接口电路
    • 磁场施加方式
      • （1）磁铁轴心接近式
        • 子主题
      • （2）磁铁侧向滑近式
      • （3）采用磁力集中器增加 传感器的磁感应强度
  • 六、霍尔线性集成传感器
    • 1、结构及工作原理
      • 输出电压与外加磁场强度呈线性比例关系
      • 构成：霍尔元件、放大器、稳压、 电流放大输出级、失调调整、线性度调整
    • 2、主要技术特性
  • 七、霍尔传感器的应用
    • 霍尔位移传感器
    • 磁感应强度测量仪
    • 直流功率测量仪
    • 转速测量
    • 测量电流
      • 测量大直流电流（10kA）：电阻器分流 霍尔元件测量电流：检测通电导线周围的磁场
    • 测量表面(铁磁性物质）覆盖层（非磁性涂层）厚度
• 磁敏电阻器
  • 磁阻效应
    • 载流导体置于磁场中，其电阻随磁场而变化
    • 磁阻效应方程：温度恒定、弱磁场、只有电子导电
  • 磁敏电阻的原理及特性
    • 原理
      • 磁阻电阻形状效应：磁阻电阻长宽比越小，电阻的增长比例越大
    • 结构
      • 科尔比诺圆盘的磁阻变化最大
    • 特性
• 磁敏二极管和磁敏三极管
  • PN结型的磁电转换元件
    • 子主题
  • 磁敏二极管
    • 结构
    • 工作原理
      • 磁场H = 0
        • 少量电子和空穴 在 I 区、r区复合
      • 正向磁场 H+
        • 电子和空穴偏向 r 区， 电流因复合增大而减小
      • 反向磁场 H-
        • 电子和空穴偏向 I 区， 电流因复合减少而增大
    • 主要技术特性及参数
    • 特点
      • （1）灵敏度高：测量弱磁场
      • （2）具有正反磁灵敏度
      • 优点
      • （3）线性范围较窄
    • 应用
      • 漏磁探伤仪
  • 磁敏三极管
    • 结构
    • 工作原理
• 测量原理：半导体材料中的自由电子及空穴 随磁场改变其运动方向
• 结构
  • 体型
    • 霍尔传感器
    • 磁敏电阻
  • 结型
    • 磁敏二极管
    • 磁敏三极管