磁敏電阻的基礎(chǔ)知識

磁敏電阻是利用半導(dǎo)體的磁阻效應(yīng)制造的，常用InSb(銻化銦)材料加工而成。半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)包括物理磁阻效應(yīng)和幾何磁阻效應(yīng)。其中物理磁阻效應(yīng)又稱為磁電阻率效應(yīng)。
磁敏電阻是利用半導(dǎo)體的磁阻效應(yīng)制造的，常用InSb(銻化銦)材料加工而成。半導(dǎo)體材料的磁阻效應(yīng)包括物理磁阻效應(yīng)和幾何磁阻效應(yīng)。其中物理磁阻效應(yīng)又稱為磁電阻率效應(yīng)。在一個長方形半導(dǎo)體InSb片中，沿長度方向有電流通過時，若在垂直于電流片的寬度方向上施加一個磁場，半導(dǎo)體InSb片長度方向上就會發(fā)生電阻率增大的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象就稱為物理磁阻效應(yīng)。幾何磁阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料磁阻效應(yīng)，與半導(dǎo)磁敏電阻的用途頗廣，這里將簡要介紹七種應(yīng)用。
1．作控制元件
可將磁敏電阻用于交流變換器、頻率變換器、功率電壓變換器、磁通密度電壓變換器和位移電壓變換器等等。
2．作計量元件
可將磁敏電阻用于磁場強(qiáng)度測量、位移測量、頻率測量和功率因數(shù)測量等諸多方面。
3．作模擬元件
可在非線性模擬、平方模擬、立方模擬、三次代數(shù)式模擬和負(fù)阻抗模擬等方面使用。
4．作運(yùn)算器
可用磁敏電阻在乘法器、除法器、平方器、開平方器、立方器和開立方器等方面使用。
5．作開關(guān)電路
在接近開關(guān)、磁卡文字識別和磁電編碼器等方面。
圖3是磁敏電阻作為接近開關(guān)使用的典型應(yīng)用電路。在這里，為了提高檢測靈敏度，在選用銻化銦磁敏電阻時，應(yīng)選用磁阻比值較大的，或采用磁能積較大的永久磁鐵。圖4是采用三端差分型磁敏電阻組成的識別磁性油墨濃度、文字、圖形等的識別電路，它能輸出O．1～1．5mV的電平，當(dāng)頻率在100～5000Hz的范圍內(nèi)．可得到約90dB的增益。
6．作磁敏傳感器
用磁敏電阻作核心元件的各種磁敏傳感器，其工作原理都是相同的．只是根據(jù)用途、結(jié)構(gòu)不同而種類各異。
磁敏傳感器的工作原理如圖5所示。其中的磁敏電阻是由Ra與Rb構(gòu)成的三端式差分元件，且阻值相等，①端與③端為電壓輸入端，②端和③端(或②端和①端)為輸出端。這樣．由Ra和Rb構(gòu)成一個分壓電路。永久磁鋼的面積與Ra及Rb的面積相等．然后它覆蓋在Ra和Rb上面，僅留一個微小的間隙以便能左右移動。若是Ra或Rb的磁阻比RB／RO=B，當(dāng)永久磁鋼完全覆蓋在Ra上，②端和③端的輸出電壓最?。划?dāng)永久磁鋼完全覆蓋在Rb上時，②端與③端輸出電壓最大；當(dāng)永久磁鐵處于中央位置，就是將Ra和Rb各覆蓋一半時輸出電壓恰好等于輸入電壓的／2。
7．作無觸點(diǎn)電位器用磁敏電阻作無觸點(diǎn)電位器的原理同圖5．只是將磁敏電阻Ra和Rb分別做成了兩個圓形·組合在一起成了一個圓環(huán)，永久磁鐵為一個面積與上述磁敏電阻面積相等的半圓。永久磁鐵的位移不是直線式而是360度旋轉(zhuǎn)式，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。當(dāng)永久磁鋼完全覆蓋Ra時．輸出電壓最小，當(dāng)永久磁鋼沿順時針旋轉(zhuǎn)90度，恰好覆蓋Ra、Rb各1／2，則輸出電壓為輸入電壓的1／2；當(dāng)Rb全部被永久磁鋼覆蓋時．此時輸出電壓最大。