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1、 传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章当磁敏三极管末受磁场作用时，由于基区宽度大于载流当磁敏三极管末受磁场作用时，由于基区宽度大于载流当磁敏三极管末受磁场作用时，由于基区宽度大于载流当磁敏三极管末受磁场作用时，由于基区宽度大于载流子有效扩散长度，大部分载流子通过子有效扩散长度，大部分载流子通过子有效扩散长度，大部分载流子通过子有效扩散长度，大部分载流子通过e-I-be-I-be-I-be-I-b形成基极电流，形成基极电流，形成基极电流，形成基极电流，少数载流子输入少数载流子输入少数载流子输入少数载流子输入到到到到c c c c极。因而形成基极。因而形成基极。因而形成基极。因而形成基极电
2、流大于集电极极电流大于集电极极电流大于集电极极电流大于集电极电流的状况，使电流的状况，使电流的状况，使电流的状况，使 l l l l。工作原理工作原理工作原理工作原理:N N+N N+e eP P+x xI Ir rb bc cy y 传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章 当受到正向磁场当受到正向磁场当受到正向磁场当受到正向磁场(H+)(H+)(H+)(H+)作用时，由于磁场的作用，洛仑作用时，由于磁场的作用，洛仑作用时，由于磁场的作用，洛仑作用时，由于磁场的作用，洛仑兹力使载流子偏向放射结的一侧，导致集电极电流显著兹力使载流子偏向放射结的一侧，导致集电极电流显著兹力使载流子偏向放射结
3、的一侧，导致集电极电流显著兹力使载流子偏向放射结的一侧，导致集电极电流显著下降，当反向磁场下降，当反向磁场下降，当反向磁场下降，当反向磁场(H-)(H-)(H-)(H-)作用时，在作用时，在作用时，在作用时，在H-H-H-H-的作用下，载流子的作用下，载流子的作用下，载流子的作用下，载流子向集电极一侧偏转，使集电汲电流增大。向集电极一侧偏转，使集电汲电流增大。向集电极一侧偏转，使集电汲电流增大。向集电极一侧偏转，使集电汲电流增大。N N+N N+e eP P+x xr rb by yc cI IN N+N N+e eP P+x xI Ir rb bc cHH-y y 传感器原理与应用传感器原理
4、与应用第七章第七章图图图图7-25 7-25 7-25 7-25 磁敏三极管工作原理磁敏三极管工作原理磁敏三极管工作原理磁敏三极管工作原理N N+N N+e eP P+x xI Ir rb bc cy yHH+N N+N N+e eP P+x xI Ir rb bc cHH-y yN N+N N+e eP P+x xr rb by yc cI I（a a）(b)(c)(b)(c)由此可知、磁敏三极管在正、反向磁场作用下，其集电由此可知、磁敏三极管在正、反向磁场作用下，其集电由此可知、磁敏三极管在正、反向磁场作用下，其集电由此可知、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更。这样就
5、可以利用磁敏三极管来测极电流出现明显变更。这样就可以利用磁敏三极管来测极电流出现明显变更。这样就可以利用磁敏三极管来测极电流出现明显变更。这样就可以利用磁敏三极管来测量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。量弱磁场、电流、转速、位移等物理量。传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章与一般晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏三与一般晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏三与一般晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏三与一般晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏三极管的电流放大倍数小于极管的电流放大倍数小于极管的电流
6、放大倍数小于极管的电流放大倍数小于1 1 1 1。(1)(1)伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性2.2.磁敏三极管的主要特性磁敏三极管的主要特性磁敏三极管的主要特性磁敏三极管的主要特性I Ib b=0=0I Ib b=5mA=5mA1.01.00.80.80.60.60.40.40.20.20 02 24 46 68 81010U Ucece/V/VI Ic c/mA/mAI Ib b=4mA=4mAI Ib b=3mA=3mAI Ib b=2mA=2mAI Ib b=1mA=1mAU Ucece/V/VI Ib b=3mA,=3mA,B B=-1kG=-1kG1.01.00.80.80.60.
7、60.40.40.20.20 02 24 46 68 81010I Ic c/mA/mAI Ib b=3mA,=3mA,B B=0=0I Ib b=3mA,=3mA,B B=1kG=1kG(1)(1)为不受磁场作用时为不受磁场作用时为不受磁场作用时为不受磁场作用时(2)(2)磁场为磁场为磁场为磁场为 1kGs1kGs 基极为基极为基极为基极为3mA3mA 传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章(2)(2)(2)(2)磁电特性磁电特性磁电特性磁电特性 磁敏三极管的磁电特性是应用的基础，右图为磁敏三极管的磁电特性是应用的基础，右图为磁敏三极管的磁电特性是应用的基础，右图为磁敏三极管的磁电特性
8、是应用的基础，右图为国产国产国产国产NPNNPNNPNNPN型型型型3BCM3BCM3BCM3BCM(锗锗锗锗)磁敏三极管磁敏三极管磁敏三极管磁敏三极管的磁电特性，在的磁电特性，在的磁电特性，在的磁电特性，在弱磁场作用下，弱磁场作用下，弱磁场作用下，弱磁场作用下，曲线接近一条直线。曲线接近一条直线。曲线接近一条直线。曲线接近一条直线。-3 -2 -1 1 2 3 4 5-3 -2 -1 1 2 3 4 5B B/0.1T/0.1T I Ic c/mA/mA0.50.50.40.40.30.30.20.20.10.1 图图图图7-27 3BCM 7-27 3BCM 磁敏三极管的磁电特性磁敏三极管
9、的磁电特性磁敏三极管的磁电特性磁敏三极管的磁电特性 传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章(3)(3)(3)(3)温度特性及其补偿温度特性及其补偿温度特性及其补偿温度特性及其补偿 磁敏三极管对温度比较敏感，运用时必需进行温磁敏三极管对温度比较敏感，运用时必需进行温磁敏三极管对温度比较敏感，运用时必需进行温磁敏三极管对温度比较敏感，运用时必需进行温度补偿。对于锗磁敏三极管如度补偿。对于锗磁敏三极管如度补偿。对于锗磁敏三极管如度补偿。对于锗磁敏三极管如3ACM3ACM3ACM3ACM、3BCM3BCM3BCM3BCM，其磁，其磁，其磁，其磁灵敏度的温度系数为灵敏度的温度系数为灵敏度的温度系数
10、为灵敏度的温度系数为0.80.80.80.8/0C/0C/0C/0C；硅磁敏三极管；硅磁敏三极管；硅磁敏三极管；硅磁敏三极管(3CCM)(3CCM)(3CCM)(3CCM)磁灵敏度的温度系数为磁灵敏度的温度系数为磁灵敏度的温度系数为磁灵敏度的温度系数为-0.6-0.6-0.6-0.6/0C/0C/0C/0C。因此，。因此，。因此，。因此，实际运用时必需对磁敏三极管进行温度补偿。实际运用时必需对磁敏三极管进行温度补偿。实际运用时必需对磁敏三极管进行温度补偿。实际运用时必需对磁敏三极管进行温度补偿。传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章具体补偿电路如图所示。具体补偿电路如图所示。具体补偿电路
11、如图所示。具体补偿电路如图所示。当温度上升时，当温度上升时，当温度上升时，当温度上升时，V1V1管集管集管集管集电极电流电极电流电极电流电极电流ICIC增加导致增加导致增加导致增加导致VmVm管的集电极电流也增管的集电极电流也增管的集电极电流也增管的集电极电流也增加，从而补偿了加，从而补偿了加，从而补偿了加，从而补偿了VmVm管因管因管因管因温度上升而导致温度上升而导致温度上升而导致温度上升而导致IC IC 的下降。的下降。的下降。的下降。对于硅磁敏三极管因其具有负温度系数，可用正温度系对于硅磁敏三极管因其具有负温度系数，可用正温度系对于硅磁敏三极管因其具有负温度系数，可用正温度系对于硅磁敏三
12、极管因其具有负温度系数，可用正温度系数的一般硅三极管来补偿因温度而产生的集电极电流的数的一般硅三极管来补偿因温度而产生的集电极电流的数的一般硅三极管来补偿因温度而产生的集电极电流的数的一般硅三极管来补偿因温度而产生的集电极电流的漂移。漂移。漂移。漂移。E EC CR R1 1AAmAmAV V1 1V VmmR Re eR R2 2补偿电路补偿电路补偿电路补偿电路(a)(a)传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章利用锗磁敏二极管电流随温度上升而增加的特性，使其利用锗磁敏二极管电流随温度上升而增加的特性，使其利用锗磁敏二极管电流随温度上升而增加的特性，使其利用锗磁敏二极管电流随温度上升而增
13、加的特性，使其作为硅磁敏三极管的负载，从而当温度上升时，可补偿作为硅磁敏三极管的负载，从而当温度上升时，可补偿作为硅磁敏三极管的负载，从而当温度上升时，可补偿作为硅磁敏三极管的负载，从而当温度上升时，可补偿硅磁敏三极管的负温度漂移系数所引起的电流下降。硅磁敏三极管的负温度漂移系数所引起的电流下降。硅磁敏三极管的负温度漂移系数所引起的电流下降。硅磁敏三极管的负温度漂移系数所引起的电流下降。WWV VmmU U0 0E EC C补偿电路补偿电路补偿电路补偿电路(b)(b)传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章下图是接受两只特性一样、磁极相反的磁敏三极管组下图是接受两只特性一样、磁极相反的磁敏
14、三极管组下图是接受两只特性一样、磁极相反的磁敏三极管组下图是接受两只特性一样、磁极相反的磁敏三极管组成的差动电路。这种电路既可以提高磁灵敏度，又能成的差动电路。这种电路既可以提高磁灵敏度，又能成的差动电路。这种电路既可以提高磁灵敏度，又能成的差动电路。这种电路既可以提高磁灵敏度，又能实现温度补偿，它是一种行之有效的温度补偿电路。实现温度补偿，它是一种行之有效的温度补偿电路。实现温度补偿，它是一种行之有效的温度补偿电路。实现温度补偿，它是一种行之有效的温度补偿电路。U U0 0WW1 1R RL LV Vm1m1V Vm2m2E EC CWW2 2R RL LR Re e补偿电路补偿电路补偿电路
15、补偿电路(c)(c)传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章精品课件精品课件！传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章精品课件精品课件！传感器原理与应用传感器原理与应用第七章第七章（4 4）频率特性）频率特性）频率特性）频率特性3BCM3BCM锗磁敏三极管对于交变磁场的频率响应特性为锗磁敏三极管对于交变磁场的频率响应特性为锗磁敏三极管对于交变磁场的频率响应特性为锗磁敏三极管对于交变磁场的频率响应特性为10kHz10kHz。（5 5）磁灵敏度）磁灵敏度）磁灵敏度）磁灵敏度 磁敏三极管的磁灵敏度有正向灵敏度磁敏三极管的磁灵敏度有正向灵敏度磁敏三极管的磁灵敏度有正向灵敏度磁敏三极管的磁灵敏度有正向灵敏度h h+和负向灵敏度和负向灵敏度和负向灵敏度和负向灵敏度h h-两种。其定义如下：两种。其定义如下：两种。其定义如下：两种。其定义如下：