磁敏传感器的工作原理

　　磁敏传感器工作原理

　　磁敏传感器，顾名思义就是感知磁性物体的存在或者磁性强度（在有效范围内）这些磁性材料除永磁体外，还包括顺磁材料（铁、钴、 镍及其它们的合金）当然也可包括感知通电（直、交）线包或导线周围的磁场。

　　一， 传统的磁检测中首先被采用的是电感线圈为敏感元件。特点正是无须在线圈中通电，一般仅对运动中的永磁体或电流载体起敏感作用。后来发展为用线圈组成振荡槽路的。 如探雷器， 金属异物探测器，测磁通的磁通计等。 （磁通门，振动样品磁强计）。

　　二， 霍尔传感器

　　霍尔传感器是依据霍尔效应制成的器件。

　　霍尔效应：通电的载体在受到垂直于载体平面的外磁场作用时，则载流子受到洛伦兹力的作用， 并有向两边聚集的倾向，由于自由电子的聚集（一边多一边必然少）从而形成电势差， 在经过特殊工艺制备的半导体材料这种效应更为显著。从而形成了霍尔元件。早期的霍尔效应的材料Insb（锑化铟）。为增强对磁场的敏感度，在材料方面半导 体IIIV 元素族都有所应用。近年来，除Insb之外，有硅衬底的，也有砷化镓的。霍尔器件由于其工作机理的原因都制成全桥路器件，其内阻大约都在 150Ω~500Ω之间。对线性传感器工作电流大约在2~10mA左右，一般采用恒流供电法。

　　Insb与硅衬底霍尔器件典型工作电流为10mA。而砷化镓典型工作电流为2 mA。作为低弱磁场测量，我们希望传感器自身所需的工作电流越低越好。（因为电源周围即有磁场，就不同程度引进误差。另外，目前的传感器对温度很敏感，通 的电流大了，有一个自身加热问题。（温升）就造成传感器的零漂。这些方面除外附补偿电路外，在材料方面也在不断的进行改进。

　　霍尔传感器主要有两大类，一类为开关型器件，一类为线性霍尔器件，从结构形式（品种）及用量、产量前者大于后者。霍尔器件的响应速度大约在1us 量级。

　　三，磁阻传感器

　　磁阻传感器，磁敏二极管等是继霍尔传感器后派生出的另一种磁敏传感器。采用的半导体材料于霍尔大体 相同。但这种传感器对磁场的作用机理不同，传感器内载流子运动方向与被检磁场在一平面内。（顺便提醒一点，霍尔效应于磁阻效应是并存的。在制造霍尔器件时 应努力减少磁阻效应的影响，而制造磁阻器件时努力避免霍尔效应（在计算公式中，互为非线性项）。在磁阻器件应用中，温度漂移的控制也是主要矛盾，在器件制 备方面，磁阻器件由于与霍尔不同，因此，早期的产品为单只磁敏电阻。由于温度漂移大，现在多制成单臂（两只磁敏电阻串联）主要是为补偿温度漂移。目前也有 全桥产品，但用法（目的）与霍尔器件略有差异。据报导磁阻器件的响应速度同霍尔1uS量级。

　　磁阻传感器由于工作机理不同于霍尔，因而供电也不同，而是采用恒压源（但也需要一定的电流）供电。当后续电路不同对供电电源的稳定性及内部噪声要求高低有所不同。

　　磁敏传感器发展特点

　　1. 集成电路技术的应用。 将硅集成电路技术应用于磁敏传感器， 制成集成磁敏传感器。

　　2.InSb 薄膜技术的开发成功，使得霍尔器件产能剧增，成本大幅度下降。

　　3.强磁体合金薄膜得到广泛应用。各种磁阻器件出现，应用领域广泛。

　　4.巨磁电阻多层薄膜的研究与开发。新器件的高灵敏度，高稳定性，引起研制高密度 记录磁盘读出头的科技人员的极大关注。

　　5.非晶合金材料的应用。与基础器件配套应用，大大改善了磁传感器性能。

　　6.Ⅲ—V 族半导体异质结构材料的开发和应用。通过外延技术，形成异质结构，提高 磁敏器件的性能.