4.8 第八节 半导体传感器

佳木斯大学机械工程学院第三章、传感器测量原理一磁敏传感器sinIBKVHH金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。1霍尔元件第八节半导体传感器佳木斯大学机械工程学院霍尔元件由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图示。第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院测转角：第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院电流传感器当电流流过导线时，将在导线周围产生磁场，磁场大小与流过导线的电流大小成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测。第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院铁磁材料裂纹检测NS第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院叶片和齿轮位置传感器应用第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院案例：汽车速度测量:3.7磁敏元件传感器佳木斯大学机械工程学院2磁阻元件--++lwx第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院•特点•电阻的增量与磁场的平方成正比；•与磁场的正负无关；•温度系数影响大；•磁感应的范围比霍尔元件大。•应用•磁头；接近开关和无触点开关。第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院3磁感应半导体元件分类霍尔元件磁电阻元件磁敏二极管磁晶体管磁半导体开关第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院产品第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院案例：转速测量第八节半导体传感器----磁敏传感器佳木斯大学机械工程学院二、光敏传感器光电传感器通常是指能敏感到由紫外线到红外线光的光能量，并能将光能转化成电信号的器件。其工作原理是基于一些物质的光电效应。内光电效应半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对,使其导电性能增强,光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象,称为内光电效应。光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管第八节半导体传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院照相机自动测光光控灯工业控制第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院光电池光生伏特效应指半导体材料P-N结受到光照后产生一定方向的电动势的效应。以可见光作光源的光电池是常用的光生伏特型器件。+++---PN第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院应用光电传感器在工业上的应用可归纳为辐射式(直射式)、吸收式、遮光式、反射式、四种基本形式。第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院案例：光电鼠标就是利用LED与光敏晶体管组合来测量位移。第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院亮度传感器：通过检测周围环境的亮度，再与内部设定值相比较，调整光源的亮度和分布，有效利用自然光线，达到节约电能的目的。第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院相机测距反射式光电传感器第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器----光敏传感器佳木斯大学机械工程学院三、固态图象传感器MOS(MetalOxideSemiconductor)光敏元的结构是在半导体(P型硅)基片上形成一种氧化物(如二氧化硅)，在氧化物上再沉积一层金属电极，以此形成一个金属-氧化物-半导体结构元(MOS)。第八节半导体传感器佳木斯大学机械工程学院在半导体硅片上按线阵或面阵排列MOS单元，如果照射在这些光敏元上的是一幅明暗起伏的图像，则这些光敏元上就会感生出一幅与光照强度相对应的光生电荷图像。第八节半导体传感器--固态图象传感器佳木斯大学机械工程学院01111100光敏管阵列并联串联转换器运算电路显示电路结束信号驱动脉冲CCD第八节半导体传感器--固态图象传感器佳木斯大学机械工程学院•特点:•(1)非接触检测;•(2)响应快;•(3)可靠性高,维修简便;•(4)测量精度高;•(5)体积小,重量轻;容易与计算机连接•(6)对被测物体需要强光照射;•(7)受被测物体以外的光的影响.•应用:•(1)宽度测量;(2)外径测量;(3)主轴径向跳动测量.条形码扫描器第八节半导体传感器--固态图象传感器佳木斯大学机械工程学院GREY=RED*0.299+GREEG*0.587+BLUE*0.114数码相机第八节半导体传感器--固态图象传感器佳木斯大学机械工程学院四热敏传感器1.双金属温度计把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的。它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。优点：结构简单牢固可靠防爆第八节半导体传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院2.热电温度计(热电偶)热电效应将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，此现象称为热电效应。第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院3热敏电阻传感器半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钻、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体，它具有负的电阻温度系数，随温度上升而阻值下降。RT第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院产品第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院温控器应用汽车发动机传感器水温感应塞还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等第八节半导体传感器—热敏传感器佳木斯大学机械工程学院五气敏传感器气体与人类日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。如生活环境中一氧化碳浓度达0.8～1.15ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥。还有易燃、易爆气体、酒精等的探测。烟雾报警器酒精传感器二氧化碳传感器第八节半导体传感器佳木斯大学机械工程学院气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡、氧化锰。当它们吸收了气体烟雾，如一氧化碳、醇等时，电阻发生变化。从而使气敏元件电阻值随被测气体的浓度改变而变化。第八节半导体传感器—气敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器—气敏传感器佳木斯大学机械工程学院第八节半导体传感器—气敏传感器佳木斯大学机械工程学院实验室中的传感器第八节半导体传感器—气敏传感器佳木斯大学机械工程学院燃气报警器烟雾报警器第八节半导体传感器—气敏传感器佳木斯大学机械工程学院酒精传感器第八节半导体传感器—气敏传感器