磁敏傳感器工作原理

　　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。特點正是無須在線圈中通電，一般僅對運動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，測磁通的磁通計等。 （磁通門，振動樣品磁強(qiáng)計）。

　　二， 霍爾傳感器

　　霍爾傳感器是依據(jù)霍爾效應(yīng)制成的器件。

　　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，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。（因為電源周圍即有磁場，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。

　　三，磁阻傳感器

　　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)載流子運動方向與被檢磁場在一平面內(nèi)。（順便提醒一點，霍爾效應(yīng)于磁阻效應(yīng)是并存的。在制造霍爾器件時 應(yīng)努力減少磁阻效應(yīng)的影響，而制造磁阻器件時努力避免霍爾效應(yīng)（在計算公式中，互為非線性項）。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)報導(dǎo)磁阻器件的響應(yīng)速度同霍爾1uS量級。

　　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。

　　磁敏傳感器發(fā)展特點

　　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.