磁敏传感器介绍

磁敏传感器介绍内容摘要：

当然也可多于两个漏极 )。 未加磁场时，漏极电流ID1=ID2=ID/2，加上垂直于芯片表面的磁场后，由于洛仑兹力的偏转作用，使 ID1≠ID2， ID1增大多少， ID2就减小多少， ID1ID和外加磁场成比例，可作为磁场的量度。  磁敏晶体管  将晶体管作成对称的双集电极结构，未加磁场时 IC1=IC2，加上和芯片表面垂直的磁场后， IC1IC2和磁场成比例，可作为磁场的量度。  已有的多种样式的磁敏晶体管，同时垂直磁敏晶体管也已研究成功  载流子畴磁强计  pnpn四层结构 (也有用三层结构的 )，采用双向注入。 载流子畴是由高浓度的非平衡载流子形成的线状等离子区。 在磁场作用下，该线状载流子畴会整体地发生位移，产生电流差，可用来度量磁场。 它的灵敏度高，而且，若将器件作成圆形，在磁场作用下可令载流子畴在其中旋转，用多个收集极来接收电流，畴每通过一个收集极便给出一个 脉冲，因此，可获得与被测磁场成比例的频率输出信号。  Z元件  它是一个改性 PN结元件，它是 p+pnin+ 的四层结构，其核心部位是 n型高阻硅 ni区，称为掺金 γ硅区。 掺金引入的深能级将高阻 n区补偿为 n型，甚至变为本征 i型。 用这种结构获得了称为 “ L型 ”的伏安特性。 该特性分为三个工作区 — Ml为高阻区、 M2为负阻区、M3为低阻区；四个特征参数 — Vth为阈值电压、 Ith为阈值电流、 Vf为导通电压、 If为导通电流；两个稳定工作状态 — 高阻态和低阻态。  半导体磁敏集成电路  以霍尔片为敏感头，加上各种保障电路 (例如调整、补偿和保护等电路 )和信号处理电路 (例如放大器、施密特触发器、带通滤波器和输出器等电路 )构成各种功能电路，包括霍尔线性电路、霍尔开关电路、霍尔功率电路、霍尔微功耗电路、霍尔齿轮传感器电路、霍尔磁罗盘和霍尔三维磁强计等等，大大地拓宽了霍尔片的使用范围。  现在，我们来介绍一种输出频率信号的霍尔电路。 它用霍尔片做传感头，将磁场信号转变为电压信号，再用一个 PNP管进行电压 电流变换，用输出的电流去控制两个用 I2L技术制成的环形振荡器；用它们的差频来做输出信号，实现电流 频率的变换。 这些变换都是线性的。 因此，可以得到磁场 频率的线性关系。 它的工作原理见图 15。  这里的频率信号，以脉冲计数来作为载体，因为是数字信号，在传输时，不易受到干扰，且易于与计算机兼容，接口转换非常简单。 随着微机控制应用的日益广泛，对这类器件的需求会越来越大。  除可以用霍尔片作敏感头之外，磁敏晶体管等也可以作为敏感头来构成许多集成电路，例如磁敏运算放大器，三维磁强计和输出频率信号的集成磁传感器等。 三、半导体磁传感器的特点  半导体磁传感器的优势在于，它们的制造技术和微电子集成电路技术兼容，可以量产，大幅降低了生产成本；输出信号可供计算机和各种仪器设备直接使用，非常方便；抗蚀性强，磁场对器件的作用不受使用环境中的光线、尘埃、油污、盐雾及其它化学气氛的影响；结构牢固、耐震动、耐冲击和寿命长。  霍尔器件结构简单，性能优良，能检测从 107T~25T的磁场，有效工作容积小（可达 1mm180。 1mm180。 1mm），空间分辨率和时间分辩率极高。 它们的工作频率高，可达 1MHz，频带很宽，可检测从恒定磁场到 1MHz的交变磁场；线性度也很好，可达 %；且稳定性良好，可靠性高，可在地面、海上、天空、空间和科学研究的各种严酷的环境中工作。