理论教育 磁阻效应及其在电路元器件中的应用

磁阻效应及其在电路元器件中的应用

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:当霍尔元器件受到与电流方向垂直的磁场作用时,不仅会出现霍尔效应,而且还会出现半导体电阻率增大的现象,这种现象称为磁阻效应。利用磁阻效应做成的电路元器件,叫作磁阻元器件。当磁场垂直作用在磁阻元器件表面上时,由于霍尔效应,使得电流密度矢量偏移电场方向某个霍尔角θ,如图6-5所示。磁阻元器件的灵敏度K,可表示为式中,R3为当磁感应强度为0.3T 时的RB;R0为无磁场时的电阻。磁阻元器件的温度系数约为-2% /℃,是比较大的。

磁阻效应及其在电路元器件中的应用

当霍尔元器件受到与电流方向垂直的磁场作用时,不仅会出现霍尔效应,而且还会出现半导体电阻率增大的现象,这种现象称为磁阻效应。利用磁阻效应做成的电路元器件,叫作磁阻元器件。

1)基本工作原理

在没有外加磁场时,磁阻元器件的电流密度矢量如图6-5(a)所示。当磁场垂直作用在磁阻元器件表面上时,由于霍尔效应,使得电流密度矢量偏移电场方向某个霍尔角θ,如图6-5(b)所示。这使电流流通的途径变长,导致元器件两端金属电极间的电阻值增大。电极间的距离越长,电阻的增长比例就越大,所以在磁阻元器件的结构中,大多数是把基片切成薄片,然后用光刻的方法插入金属电极和金属边界。

图6-5 磁阻元器件工作原理示意图

(a)无磁场时的电流密度矢量;(b)有磁场作用时的电流密度矢量

2)磁阻元器件的基本特性

(1)B-R 特性。磁阻元器件的B-R 特性,用无磁场时的电阻R0磁感应强度为B 时的电阻RB来表示。R0随元器件的形状不同而异,约为数十欧至数千欧。RB随磁感应强度的变化而成倍变化。(www.daowen.com)

(2)灵敏度K。磁阻元器件的灵敏度K,可表示为

式中,R3为当磁感应强度为0.3T 时的RB;R0为无磁场时的电阻。

一般来说,磁阻元器件的灵敏度K≥2.7。

(3)温度系数。磁阻元器件的温度系数约为-2% /℃,是比较大的。为了补偿磁敏电阻的温度特性,可以采用两个磁敏元件串联起来,采用分压输出,以此改善元件的温度特性。

3)磁阻元器件的应用

由于磁阻元器件具有阻抗低、阻值随磁场变化率大、非接触式测量、频率响应好、动态范围广及噪声小等特点,所以广泛应用于无触点开关、压力开关、旋转编码器、角度传感器、转速传感器等场合。

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