传感器技术 教学课件 陈建元 第五章 磁敏传感器2.pdf

第5篇 磁敏传感器技术 1 霍尔式磁敏传感器 5磁共振式及超导式 磁敏传感器 2 结型磁敏器件 6光纤磁敏传感器 3 磁阻式磁敏传感器 7微波传感器 4 机械式、感应式与 磁通门式磁敏传感 器 1 霍尔式磁敏传感器 。 霍尔磁敏传感器包括霍 尔元件和霍尔集成电 路。后者是将分立的 霍尔元件与放大器电 路等集成在一块硅片 上所构成的一种IC型 结构。它们都是基于 半导体材料中电流与 磁场相互作用从而产 生电动势的霍尔效应 原理工作的。 1.1 霍尔效应 如图1.1模型所示， 当在长方形半导体 B 片的长度方向通以 C I 直流电流I时,若在 A + - d 其厚度方向存在一 + F F - B + e 电子 m - D 磁场B,那么在该半 EH L 导体片的宽度方向 W 就会产生电位差 EH，此即霍尔效应。 位于磁场中运动的电子将受到洛仑兹力Fm的作 用 , 电子将因受到朝向CD面的洛仑兹力Fm的作 用而向右偏转，从而造成CD面电子的堆积，并 由此引起AB面空穴的堆积。电荷堆积的结果就 是在AB/CD两个面之间建立起一个横向的静电 场E,即即为霍尔电场，用EH表示 eE evB E vB H H v是电子的平均运动速度；B为磁感应强度 假设n型半导体片中电子的浓度为n，则流过 截面ABDC 的电流密度大小为： J 1 v  E  JB 则 H J env en en 电流密度J可用流过半导体界面的电流Ic表示 为 I 1 1 1 J c I E   I B 则c H c S W d en