磁敏传感器和气敏传感器.doc

磁敏传感材料

磁敏传感材料：指由于制备磁敏霍耳传感器、磁敏电阻、磁敏二极管和磁敏三极管的材料，分为半导体磁敏电阻材料和强磁性薄膜磁敏电阻材料两种。

霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体或半导体，当它的电流方向和磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。该电动势称霍尔电势，载流导体（多为半导体）称霍尔元件。霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛仑磁力作用发生横向漂移的结果。

霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种传感器。它可以直接测量磁场及微位移量，也可以间接测量液位、压力等工业生产过程参数。目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。

霍尔传感器的应用
利用霍尔效应制作的霍尔器件，不仅在磁场测量方面，而且在测量技术、无线电技术、计算技术和自动化技术等领域中均得到了广泛应用。
利用霍尔电势与外加磁通密度成比例的特性，可借助于固定元件的控制电流，对磁量以及其他可转换成磁量的电量、机械量和非电量等进行测量和控制。应用这类特性制作的器具有磁通计、电流计、磁读头、位移计、速度计、振动计、罗盘、转速计、无触点开关等。

利用霍尔传感器制作的仪器优点：
(1) 体积小，结构简单、坚固耐用。
(2)无可动部件，无磨损，无摩擦热，噪声小。
(3)装置性能稳定，寿命长，可靠性高。
(4)频率范围宽，从直流到微波范围均可应用。
(5)霍尔器件载流子惯性小，装置动态特性好。

霍尔器件也存在转换效率低和受温度影响大等明显缺点。但是，由于新材料新工艺不断出现，这些缺点正逐步得到克服。

磁阻传感器：磁敏电阻是一种电阻随磁场变化而变化的磁敏元件，也称MR元件。它的理论基础为磁阻效应。

磁阻效应：若给通以电流的金属或半导体材料的薄片加以与电流垂直或平行的外磁场，则其电阻值就增加。称此种现象为磁致电阻变化效应，简称为磁阻效应。
磁阻效应还与样品的形状、尺寸密切相关。这种与样品形状、尺寸有关的磁阻效应称为磁阻效应的几何磁阻效应。

磁敏电阻的显著特点：在弱磁场中阻值与磁场的关系成平方律增加；在强磁场中阻值按线性关系增加，并有很高的灵敏度。
气敏材料
气敏材料：是对气体敏感、电阻值会随外界气体种类和浓度而变化的一类材料。

原理：N型或P型金属氧化物半导体表面发生气体吸附时，都可能发生负离子吸附或正离子吸附。N型半导体的负离子吸附和P型半导体的正离子吸附都会使载流子减少，导致表面电导率降低；反之，N型半导体的正离子吸附和P型半导体的负离子吸附都会使载流子增多，导致表面电导率增高。

电量型气敏传感器
1. 电阻式气敏传感器：
主要原理：利用材料表面吸附气体后电阻值发生变化来检测气体。

2. 电容式气敏传感器：主要利用材料的电容量随周围气体的浓度发生变化的原理制作而成。

3. 伏安特性气敏传感器：由于金属和半导体接触时会产生接触电势差，而一定的气体将引起半导体的能带及金属的功函数发生变化，因此可以根据电压与电流的相对关系来测定气体的浓度。

质量型和质量电量双参数气敏传感器

原理：在压电材料或石英表面涂覆一层选择性吸附特性气体的薄膜时，当吸附了特定气体后其声表面波频率或谐振频率会发生变化。利用这个性质可以很准确的测出气体的浓度。

频率型气敏传感器的分类：
1. 声表面波气敏传感器

2. 石英微天平气敏传感器