第六章 传感器

第1节　传感器及其工作原理

　　要点一 热敏电阻和金属热电阻的区别

项目电阻 导电原理 电阻随温度变化 优点 热敏

电阻 自由电子和

空穴等载流子 灵敏度较好 金属热

电阻 自由电子的

定向移动 化学稳定性好，

测温范围大 　　要点二 霍尔元件的工作原理

　　霍尔元件就是利用霍尔效应来设计的．一个矩形霍尔材料薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图6－1－4所示，沿PQ方向通入电流I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在

　　MN间会出现电势差U.设薄片厚度为d，PQ方向长度为l1，

　　图6－1－4

　　MN方向为l2.薄片中的带电粒子即载流子受到磁场力发生偏转，使N侧与M侧产生电势差，造成材料薄片内部出现电场，载流子同时受到电场力作用．当磁场力与电场力平衡时，MN间电势差达到恒定，q＝qvB.

　　设一个载流子带电荷量为e，

　　根据电流的微观解释I＝neSv.

　　整理后，得U＝.

　　令k＝，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，e为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以U＝k.

　　U与B成正比，这就是为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因了．

　　注意　载流子根据霍尔材料的不同而不同，其中金属导体的载流子为电子，而半导体的载流子因材料不同而不同．

　　一、热敏电阻和金属热电阻对比

　　1．热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们有什么区别？

　　从温度变化对导电性能的影响上来讲，温度升高，热敏电阻减小；金属热电阻增大．从化学稳定性上讲，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好．

　　2．热敏电阻的用途十分广泛，主要应用于什么地方？

　　(1)利用电阻的温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿．

(2)利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用．