- 物聯(lián)網(wǎng)百科
- 產(chǎn)品百科
- 元器件百科
- 方案百科
磁敏傳感器中，霍爾元件及霍爾傳感器的生產(chǎn)量是最大的。它主要用于無刷直流電機(jī)（霍爾電機(jī)）中，這種電機(jī)用于磁帶錄音機(jī)、錄像機(jī)、XY記錄儀、打印機(jī)、電唱機(jī)及儀器中的通風(fēng)風(fēng)扇等。另外，霍爾元件及霍爾傳感器還用于測轉(zhuǎn)速、流量、流速及利用它制成高斯計(jì)、電流計(jì)、功率計(jì)等儀器。 磁敏傳感器是傳感器產(chǎn)品的一個(gè)重要組成部分, 隨著我國磁敏傳感器技術(shù)的發(fā)展, 其產(chǎn)品 種類和質(zhì)量將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展和提高, 進(jìn)軍汽車, 民用儀表等這些量大面廣的應(yīng)用領(lǐng)域即 將實(shí)現(xiàn).國產(chǎn)的電流傳感器,高斯計(jì)等產(chǎn)品日前已經(jīng)開始走入國際市場,與國外產(chǎn)品的差距 正在快速縮小
磁敏傳感器的工作原理
磁敏傳感器，顧名思義就是感知磁性物體的存在或者磁性強(qiáng)度(在有效范圍內(nèi))這些磁性材料除永磁體外，還包括順磁材料(鐵、鈷、 鎳及其它們的合金)當(dāng)然也可包括感知通電(直、交)線包或?qū)Ь€周圍的磁場。
一， 傳統(tǒng)的磁檢測中首先被采用的是電感線圈為敏感元件。特點(diǎn)正是無須在線圈中通電，一般僅對運(yùn)動(dòng)中的永磁體或電流載體起敏感作用。后來發(fā)展為用線圈組成振蕩槽路的。 如探雷器， 金屬異物探測器，測磁通的磁通計(jì)等. (磁通門，振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì))。
霍爾效應(yīng)：通電的載體在受到垂直于載體平面的外磁場作用時(shí)，則載流子受到洛倫茲力的作用， 并有向兩邊聚集的傾向,由于自由電子的聚集(一邊多一邊必然少)從而形成電勢差， 在經(jīng)過特殊工藝制備的半導(dǎo)體材料這種效應(yīng)更為顯著。從而形成了霍爾元件。早期的霍爾效應(yīng)的材料Insb(銻化銦)。為增強(qiáng)對磁場的敏感度,在材料方面半導(dǎo)體IIIV 元素族都有所應(yīng)用。近年來，除Insb之外，有硅襯底的，也有砷化鎵的。霍爾器件由于其工作機(jī)理的原因都制成全橋路器件，其內(nèi)阻大約都在150Ω~500Ω之間。對線性傳感器工作電流大約在2~10mA左右，一般采用恒流供電法。
Insb與硅襯底霍爾器件典型工作電流為10mA。而砷化鎵典型工作電流為2 mA。作為低弱磁場測量，我們希望傳感器自身所需的工作電流越低越好。（因?yàn)?/a>電源周圍即有磁場，就不同程度引進(jìn)誤差。另外，目前的傳感器對溫度很敏感，通的電流大了，有一個(gè)自身加熱問題。（溫升）就造成傳感器的零漂。這些方面除外附補(bǔ)償電路外，在材料方面也在不斷的進(jìn)行改進(jìn)。
霍爾傳感器主要有兩大類，一類為開關(guān)型器件，一類為線性霍爾器件，從結(jié)構(gòu)形式（品種）及用量、產(chǎn)量前者大于后者。霍爾器件的響應(yīng)速度大約在1us 量級(jí)。
磁阻傳感器，磁敏二極管等是繼霍爾傳感器后派生出的另一種磁敏傳感器。采用的半導(dǎo)體材料于霍爾大體相同。但這種傳感器對磁場的作用機(jī)理不同，傳感器內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)方向與被檢磁場在一平面內(nèi)。（順便提醒一點(diǎn)，霍爾效應(yīng)于磁阻效應(yīng)是并存的。在制造霍爾器件時(shí)應(yīng)努力減少磁阻效應(yīng)的影響，而制造磁阻器件時(shí)努力避免霍爾效應(yīng)（在計(jì)算公式中，互為非線性項(xiàng)）。在磁阻器件應(yīng)用中，溫度漂移的控制也是主要矛盾，在器件制備方面，磁阻器件由于與霍爾不同，因此，早期的產(chǎn)品為單只磁敏電阻。由于溫度漂移大，現(xiàn)在多制成單臂（兩只磁敏電阻串聯(lián)）主要是為補(bǔ)償溫度漂移。目前也有全橋產(chǎn)品，但用法（目的）與霍爾器件略有差異。據(jù)報(bào)導(dǎo)磁阻器件的響應(yīng)速度同霍爾1uS量級(jí)。
磁阻傳感器由于工作機(jī)理不同于霍爾，因而供電也不同，而是采用恒壓源（但也需要一定的電流）供電。當(dāng)后續(xù)電路不同對供電電源的穩(wěn)定性及內(nèi)部噪聲要求高低有所不同。
在磁敏元件作為檢測磁場而設(shè)計(jì)和制造的 ，一般檢測的概念是：測量磁場中某一點(diǎn)的磁性。作為點(diǎn)的定義在幾何學(xué)中是無限小的。在磁場檢測中，由于磁場的面積、體積、縫隙大小等都是有限面積（尺寸），因此我們希望磁敏元件之面積與被測磁場面積相比也應(yīng)該是越小越準(zhǔn)確。在磁場成像的技術(shù)中，元件體積越小，在相同的面積內(nèi)采集的像素就愈多。分辨率、清晰度越高。在表面磁場測量與多級(jí)磁體的檢測中，在磁柵尺中，必然有如此要求。從磁敏元件工作機(jī)理看，為提高靈敏度在幾何形狀處于磁場中的幾何尺寸都有相應(yīng)要求，這與“點(diǎn)”的要求是相矛盾的。在與國外專家技術(shù)交流中得知，1999年俄羅斯專家說他們制成了體積0 .6mm得探頭（是幾個(gè)研究所合作搞成的）。美國也有相應(yīng)的產(chǎn)品，售價(jià)約70美元一只。是否是目前最高水平，未見其它報(bào)導(dǎo)。
磁敏傳感器的發(fā)展特點(diǎn)
1. 集成電路技術(shù)的應(yīng)用. 將硅集成電路技術(shù)應(yīng)用于磁敏傳感器, 制成集成磁敏傳感器.
2.InSb 薄膜技術(shù)的開發(fā)成功,使得霍爾器件產(chǎn)能劇增,成本大幅度下降.
3.強(qiáng)磁體合金薄膜得到廣泛應(yīng)用.各種磁阻器件出現(xiàn),應(yīng)用領(lǐng)域廣泛.
4.巨磁電阻多層薄膜的研究與開發(fā).新器件的高靈敏度,高穩(wěn)定性,引起研制高密度 記錄磁盤讀出頭的科技人員的極大關(guān)注.
5.非晶合金材料的應(yīng)用.與基礎(chǔ)器件配套應(yīng)用,大大改善了磁傳感器性能.
6.Ⅲ—V 族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)和應(yīng)用.通過外延技術(shù),形成異質(zhì)結(jié)構(gòu),提高 磁敏器件的性能.
國外磁敏傳感器的現(xiàn)狀
1.國外磁傳感器的常見種類 就市場占有情況來看,國外磁敏傳感器主要品種依然是霍爾元件,磁阻元件.近期的 巨磁阻元件也有良好的發(fā)展空間.
2.外磁傳感器的代表廠商: 霍爾元件:日本旭化成;日本東芝;美國 HONeywell 公司;美國 Allogro 公司. 磁阻器件:日本 SONY 公司;荷蘭 PHILIPS 公司.
3.國外磁傳感器的應(yīng)用情況 磁敏傳感器應(yīng)用的最大特點(diǎn)是無接觸測量.
霍爾元件: 磁場測量,做高斯計(jì)(特斯拉計(jì))的檢測探頭. 電流檢測,做電流傳感器/變送器的一次元件. 直流無刷電機(jī),用于檢測轉(zhuǎn)子位置并提供激勵(lì)信號(hào). 集成開關(guān)型霍爾器件的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)數(shù)測量.
