智能传感与检测技术 教案 7-2 磁敏传感器

《智能传感与检测技术》课程教案授课章节第7章霍尔传感器与其他磁敏传感器7.5.1磁敏电阻7.5.2磁敏二极管7.5.3磁敏晶体管7.5.4磁敏传感器的应用实例建议课时2授课方式理论知识讲授+讨论课+多媒体演示所属专业教学目标1.掌握磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏晶体管的工作原理2.熟悉磁敏传感器的应用实例教学重点磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏晶体管的工作原理教学难点磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏晶体管的工作原理参考教材《智能传感与检测技术》徐小华主编机械工业出版社ISBN978-7-111-76072-6教学内容『新课导入』磁阻元件与霍尔元件的区别在于：前者是以电阻的变化来反映磁场的大小，但无法反映磁场的方向；后者是以电动势的变化来反映磁场的大小和方向。磁敏传感器包括磁敏电阻、磁敏二极管和磁敏三极管，它们的灵敏度很高，主要应用于微弱磁场的测量。『授课内容』7.5其他磁敏传感器7.5.1磁敏电阻1．磁阻效应及磁敏电阻半导体材料的电阻率随磁场强度的增强而变大，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效应制成的元件称为磁敏电阻。磁场引起磁敏电阻增加有两个原因：一是材料的电阻率随磁场强度增强而变大；二是磁场使电流在器件内部的几何分布发生变化，从而使物体的等效电阻增大。目前实用的磁阻元件主要是利用后者的原理制作的。常用的磁敏电阻由锑化铟薄片组成，如图7-12所示。2.磁敏电阻的基本特性①磁阻特性。磁敏电阻无磁场时的电阻RO与磁感应强度为B时的电阻RB的比值（RB/RO)与磁感应强度B之间的关系曲线称为磁敏电阻的磁阻特性曲线，又称R-B曲线，如图7-13所示。可以看出，无论磁场的方向如何变化，磁敏电阻的阻值仅与磁场强度的绝对值有关。当磁场强度较大时，线性较好。②温度特性。温度每变化1℃时，磁敏电阻的相对变化称为温度系数，单位为％/℃。磁敏电阻值电阻值受温度影响较大，一般为补偿温漂常采用两个元件串联的补偿电路，如图7-14所示。7.5.2磁敏二极管磁敏二极管结构和工作原理磁敏二极管的结构和符号如图7-15所示。磁敏二极管是PIN型的。磁敏二极管的主要特性7.5.3磁敏晶体管1.磁敏晶体管的工作原理磁敏晶体管工作原理与磁敏二极管是相同的，磁敏晶体管也具有r区和I区，并增加了基极、发射极和集电极，磁敏晶体管的结构原理及图形符号如图7-17所示。2.磁敏晶体管的主要特性1）磁电特性。磁敏晶体管的磁电特性为在基极电流恒定时，集电极电流与外加磁场的关系。在弱磁场作用下，特性接近线性。磁敏晶体管的磁电特性如图7-18所示。2）伏安特性。图7-19a所示为磁敏晶体管在零磁场强度下的伏安特性；图7-19b所示为磁敏晶体管在基极电流不变，在不同磁场强度下的伏安特性。7.5.4磁敏传感器的应用实例1.磁敏电阻的应用①智能交通系统（ITS)的汽车信息采集。②小型探矿仪（磁力仪、金属探测仪）。磁敏二极管的应用磁敏二极管漏磁探伤仪是利用磁敏二极管可以检测微弱磁场变化的特性而设计的，原理如图7-21所示。【多媒体演示】多媒体课件见教材配套教学PPT『课堂小结』磁敏晶体管是一种新型的磁电转换器件，该器件的灵敏度非常高。同样具有无触点、输出功率大、响应快、成本低等优点，在磁力探测、无损探伤、位移测量及转速测量等领域有广泛的