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磁敏电阻及磁敏二极管

发布日期:2017-12-08 09:57:01 【关闭】
摘要:工作原理:磁敏电阻及磁敏二极管的工作原理是基于磁阻效应。磁阻效应是某些金属、合金和半导体材料在磁场中电阻会发生变化的现象

    工作原理:磁敏电阻及磁敏二极管的工作原理是基于磁阻效应。磁阻效应是某些金属、合金和半导体材料在磁场中电阻会发生变化的现象,其机理如下:霍尔元件中的载流子在平衡状态下受两个力的作用,即霍尔电场力和洛伦兹力的作用,当这两个力方向相反、大小相等时,载流子的运动方向将不变。但是,运动载流子的速度不是单一的,而呈一统计规律。运动方向不变(准确讲,是不能到达图4.42中所示的3和4端面)的载流子,只是具有某一速度间隔的载流子,而小于或大于此速度间隔的载流子将向电场正极或负极偏转。无论何种偏转,都会使电流减小,导致电阻增大。磁感应强度B越大,洛伦兹力也就越大,偏转的载流子就越多,电阻也就越大。这种规律和磁感应强度B的方向无关,因此霍尔元件电阻和磁感应强度的关系如图4.51所示,是一条和R轴对称的曲线。

  

gooxian-磁敏电阻及磁敏二极管1

  由于磁阻效应与器件的几何形状和结构有关,人们巧妙地利用这一特点,尽量消除霍尔效应,提高磁阻效应,使半导体器件的体电阻随磁感应强度的增加而增加得更大一些,从而制造成磁阻器件。图4.52是半导体磁阻器件的磁阻特性,其中 D,P,L表示掺杂不同材料的磁阻器件。P28 D500是西门子公司的一种磁阻器件型号,它的典型性能指标为:零磁感应强度时,电阻R0 =500Ω;B =±0.3T 时,RB/R0 =3.0~3.2;B =±1T 时,RB/R0 =13~18。

  利用磁阻器件测量磁感应强度的优点是测量方便,但由于电阻与磁感应强度关系的非线性和磁阻比RB/R0 受温度影响严重,限制了它的广泛应用。磁阻器件适用于低温和较强磁场的测量中。

  磁敏二级管是一种半导体磁电传感元件,可分为锗和硅磁敏二极管。图4.53是它的伏安特性及测试电路。通常采用电压绝对磁灵敏度SB± 来表示它的磁敏感特性,如图4.54所示。

 

gooxian-磁敏感特性

   实用中,还常用磁敏电压 ΔU 与B 的关系来表示磁敏二极管的敏感特性,如图4.54所示。磁敏二极管的伏安特性随温度变化而变化,锗管零场电压U0 的温度系数是负的,硅管零场电压U0 的温度系数是正的。

 

gooxian-磁敏二极管特性

   磁敏二极管可应用于磁感应强度的测量以及工业自动控制领域。国产硅磁敏二极管型号为2DCM。

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