磁电式传感器PPT

1、关于磁电式传感器PPT第一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月1磁电式传感器1磁敏式传感器2第七章 磁传感器第二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月2一、工作原理 根据电磁感应定律，当w 匝线圈在恒定磁场内运动时，设穿过线圈的磁通为，则线圈内的感应电势e与磁通变化率d/dt有如下关系： 根据这一原理，可设计成两种结构：磁电式传感器1第三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月3（一）恒定磁通磁电式传感器动圈式动铁式 这种传感器工作磁场恒定，线圈和磁铁两者间产生相对运动，切割磁场线而产生感应电势。二、结构与分类恒磁通式和变磁通式第四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月4恒磁通

2、式磁电传感器的结构原理图第五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月5（二）变磁通式磁电式传感器（磁阻式） 线圈和磁铁部分都是静止的，与被测物连接而运动的部分是用导磁材料制成的，在运动中，它们改变磁路的磁阻，因而改变贯穿线圈的磁通量，在线圈中产生感应电动势。1永久磁铁2软铁3感应线圈4齿轮 第六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月6磁电式传感器1磁敏式传感器2第七章 磁传感器第七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月7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。结构结型体型霍尔传感器磁敏电阻磁敏二极管磁敏三极管磁敏式传感器2第八张，PPT共四十七页，创作于2022年

3、6月8一、霍尔传感器（一）霍尔效应1. 定义霍尔：1879年半导体第九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月9UHbldIFLFEvB2. 霍尔电势的产生洛仑兹力电场力动态平衡第十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月10UHbldIFLFEvB动态平衡电流第十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月11令霍尔系数设灵敏度系数霍尔电势3. 霍尔系数及灵敏度半导体绝缘体 金 属第十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月12（二）霍尔元件基于霍尔效应工作的半导体器件称为霍尔元件。霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成输入引线：激励电极输出引线：霍尔电极CDAB第十三张，PPT共四十

4、七页，创作于2022年6月13霍尔元件的主要技术指标材料：锗、硅、砷化镓、砷化铟、锑化铟第十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月141. 霍尔元件的电磁特性(1) 霍尔输出电势与控制电流之间的关系(2) 霍尔输出电势与磁场之间的关系(3) 霍尔元件的输入Ri或输出电阻R0与磁场之间的关系Ri 控制电流电极间的电阻R0 输出霍尔电势电极间的电阻第十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月152. 霍尔元件的测量电路（1） 基本测量电路输出电势：mV量级四端器件第十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月16（2）霍尔电势的输出电路线性测量：比例放大器线性度好、低噪声放大器开关应用

5、：射极跟随器灵敏度高，一般放大器第十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月173. 霍尔元件的误差及其补偿 霍尔元件在加控制电流但不加外磁场时出现的霍尔电势称为零位误差。不等位电势原因： 两个霍尔电极不在同一等位面上； 材料不均匀。半导体固有特性半导体制造工艺缺陷零位误差温度误差(1) 零位误差及补偿第十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月18（a）（b）（c）电桥补偿方法第十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月19(2) 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 采用恒流源供电，输入回路并联电阻 霍尔元件的输入电阻随温度而变化第二十张，PP

6、T共四十七页，创作于2022年6月20 利用输出回路的负载进行补偿 霍尔元件的输出电阻随温度而改变只要补偿电阻选择适当，就可达到温度补偿的目的。第二十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月21E1w3E2w1w2R2R3R4R1RtUH 实际补偿电路温度补偿电桥W1 的作用第二十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月22霍尔元件测量线路集成霍尔传感器（三）集成霍尔传感器 集成霍尔传感器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点。第二十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月231. 开关型集成霍尔传感器 开关型集成霍尔传感器是把霍尔元件的输出经过处理后输出一个高电平或低电平的数

7、字信号。（开关信号） 稳压稳压器、霍尔片、差分放大器，施密特触发器和输出级等部分组成。结构：第二十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月24稳压工作原理：有磁场：UH 开启阈值，高电平，VT导通磁场减弱：UH 断开阈值，低电平，VT截止开状态关状态 12 10 8 6 4 2 0工作特性 工作点“开” 释放点“关” 磁滞高低，开状态低高，关状态第二十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月25输出电压与外加磁场强度呈线性比例关系。结构：霍尔元件、差分放大器、稳压、电流放大输出级。稳压单端输出：SL3501T2. 线性集成霍尔传感器 广泛用于位置、力、重量、厚度、速度、磁场、电流等的测

8、量或控制。第二十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月261. 霍尔位移传感器磁场梯度越大，灵敏度越高磁场梯度越均匀，输出线性越好测量范围：12 mm（四）霍尔传感器的应用第二十七张，PPT共四十七页，创作于2022年6月272. 磁感应强度测量仪ASL3501M ：霍尔线性集成传感器RP1 ：调整表头量程RP2 ：调零C1 ：低通滤波测量上限：0.3 T3. 直流功率测量仪V第二十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月284. 转速测量永磁体安装在轴端永磁体安装在轴侧第二十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月295. 测量电流测量大直流电流（10kA）：电阻器分流霍尔元件

9、测量电流：检测通电导线周围的磁场（1）导线旁测法（2）导线贯穿磁芯法简单、测量精度差、受外界干扰大环形铁芯集中磁力线，提高电流测量精度第三十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月306. 自动凭票供水装置控制电路第三十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月311. 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 磁感应强度为B时的电阻率 零磁场下的电阻率 电子迁移率 磁感应强度式中，电阻率变化电阻率相对变化磁敏电阻：InSb、InAs二、磁敏电阻第三十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月32-5 -3 -1 0 1 3 5 700

10、 600 500 400 300 200 1000 20 40 60 80 150 100 502. 磁敏电阻的特性 磁阻元件的温度特性不好。在应用时，一般都要设计温度补偿电路。 磁敏电阻的灵敏度一般是非线性的，且受温度的影响较大。第三十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月33（一）磁敏二极管1. 结构PN结型的磁电转换元件I 区：高阻本征区P、N：重掺杂区P-I-N结I 区两侧处理：光滑：I 面打毛：复合面（ r 面）三、磁敏二极管和磁敏三极管第三十四张，PPT共四十七页，创作于2022年6月34PNH+电流（b）iPNH-电流（c）iPNH=0电流（a）i电子空穴复合区2. 工作原

11、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第三十五张，PPT共四十七页，创作于2022年6月35 磁敏二极管在正、反向磁场作用下，其电流发生变化，于是就实现磁电转换。磁敏二极管H=0PNiH+PNiH-PNi第三十六张，PPT共四十七页，创作于2022年6月36 1 3 5 7 9根据某一电压下的电流值可确定磁场的大小和方向。（1）伏安特性3. 主要特性 磁敏二极管正向偏压和通过其上电流的关系。 不同磁场强度H作用下，磁敏二极管伏安特性不同。第三十七张，PPT

12、共四十七页，创作于2022年6月37（2）磁电特性-0.1 0.1 0.2 0.3 0.42.01.5 1.00.5 0-0.5-1.0（3）温度特性 -40 -20 0 20 40 60 1.5 1.0 0.5 在给定的条件下，磁敏二极管输出的电压变化与外加磁场的关系。 输出电压变化量随温度的变化比较大。第三十八张，PPT共四十七页，创作于2022年6月38（二）磁敏三极管1. 结构2. 工作原理复合基区输运基区第三十九张，PPT共四十七页，创作于2022年6月39复合基区输运基区复合基区输运基区复合基区输运基区无磁场作用： e i - b：基极电流 输运基区：集电极电流正向磁场作用： 载流

13、子偏向发射极一侧， 集电极电流减小反向磁场作用： 载流子偏向集电极一侧， 集电极电流增大第四十张，PPT共四十七页，创作于2022年6月40磁敏三级管 磁敏三极管在正、反向磁场作用下，其集电极电流出现明显变化，于是就实现磁电转换。复合基区复合基区复合基区第四十一张，PPT共四十七页，创作于2022年6月41（三） 应用例：漏磁探伤仪显示仪表激励线圈放大器铁芯钢棒磁敏二极管探头显示仪表激励线圈放大器铁芯钢棒裂纹磁敏二极管探头钢棒：转动、磁化无损伤部分：闭合磁路、无泄漏磁通，无输出信号裂纹：泄漏磁通、磁敏二极管探头输出信号第四十二张，PPT共四十七页，创作于2022年6月421.磁电式传感器2.磁敏式传感器小结：霍尔传感器磁敏电阻磁敏二极管磁敏三极管恒磁通式和变磁通式（了解）（重点）理解： 工作原理 误差及其补偿了解： 结构特性及应用第四十三张，PPT共四十七页，创作于2022年6月431. 若一个霍尔器件的KH=4mV/(mAkGs)，控制电流I=3mA，将它置于1Gs5KGs变化的磁场中，它输出的霍尔电势范围多大？2. 已知某霍尔元件尺寸为长L=10mm，宽b=3.5mm，厚d=1mm。沿L方向通以电流I=1.0mA，在垂直于Lb方向上加均匀磁场B=0.3T，输出霍尔电势UH=6.55mV。求该霍尔元件的灵敏度系数KH和载流子浓度n是