电子器件2敏感器件.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电子器件2敏感器件.精品文档.第二篇 敏感器件第五章 光敏器件5.1 光敏器件及基础知识一、基础知识光电效应：受光激发 能带跃迁 光电导效应、光伏特效应。本征半导体情况 PN结情况半导体的光电效应示意图* 完全纯净的半导体称为本征半导体（或I型半导体）。硅和锗都是四价元素，其原子核最外层有四个价电子。它们都是由同一种原子构成的“单晶体”，属于本征半导体。在绝对温度零度和没有外界能量激发时，价电子受共价键的束缚，晶体中不存在自由运动的电子，半导体是不导电的。但是，当温度升高或受光照等外界因素的影响，某些价电子获得了足够的能量，足以挣脱共价键的束

2、缚，跃迁到导带，成为自由电子，同时在共价键中留下空穴。把热激发产生的这种跃迁过程称为本征激发。显然，本征激发所产生的自由电子和空穴数目是相同的。主要特性：光电特性 光谱响应 频率响应（明暗交替） （日光灯频谱单一，白炽灯频谱较宽） （如R、L）另外，还有伏安特性、温度特性等。二、光敏器件举例光敏电阻 光敏二极管 光敏三极管 光敏电池 光耦（光耦合器）各种光敏器件的伏安特性等参看书上。5.2 光敏器件的应用一、光敏电阻应用测光 （温度跃迁发光） 测温 （如相机） （如白炽灯） （如热铁块）*注意加限流电阻。 （当心节能灯、体温表的危害 ！）光控调光电路 光控开关电路二、光敏二极管应用光电变换器

3、照度传感器（调制光：可消除背景干扰） （如相机）光控开关 * 可输出调制光的电路三、光敏三极管应用光控报警电路 光敏逻辑电路带自锁的光控开关 灵敏光控开关四、光耦应用隔离性好，抗干扰强。（隔离电阻10101011，隔离电压0.510kV，隔离电容2pF）光耦固体开关 光耦组合开关脉冲放大电路 线性放大电路单稳态触发电路 电平转换电路此外，光敏器件还可构成其他应用电路。（参看书上）第六章 热敏器件6.1 热敏电阻的基本情况一、原理特性原理：振动碰撞或能带跃迁等 阻值变化分类：正温度系数(TR)，负温度系数(TR)。能带跃迁 热敏电阻的温度特性、电路符号及伏安特性二、参数及工作点选择主要参数：标称

4、阻值R25，温度系数，耗散系数H（即温差1所耗散的功率），时间常数（即C/H，热容量C即电阻变化1所吸放的热量），额定功率PE（即长期连续负荷所允许的耗散功率）等。工作点：选择恰当与否，直接影响测控效果。通常分为三个区域，各有相应的应用场合。工作点选择 （T0RUm）6.2 热敏电阻的基本应用应根据使用目的和要求的不同，选择合适的热敏电阻类型、电参数及工作区域等。一、温度测量简单电路 桥式电路两种测温电路（器件相同，精度悬殊。为何？）UabUaUbERT/(R1RT)ER3/(R2R3)电桥平衡时：Uab0 电桥失衡时：UabERT/(R1RTRT)RTE/(R1RT)热敏电阻温度计二、温度控

5、制自动温控（TRTUJ） 过热保护（TRTBTJ）基本电路结构自动温度控制电路实例热敏电阻过热保护电路实例三、温度补偿串联补偿 串并联补偿 四、其他应用 （不易测、间接测）可用于测定湿度、气压、流量、风速等，还可用于恒温加热、自动开关等。测流量 测液位 （RT2消除温度影响）* 6.3热电偶及其应用（原理、优点）原理：热电效应 电动势 （包括接触电势和温差电势。*均由电子浓度不同扩散所致。）接触电势的形成 温差电势的形成热电效应 （如：铁棒木棒、传热有异） 接触电势eAB(T)=kT/qln(nA/nB)，温差电势 （很小） EAB(T,T0) = eAB(T)- eAB(T0) + eB(T

6、,T0)- eA(T,T0) eAB(T)- eAB(T0)热电偶测温优点：精度高、范围广(250+1800)、简单方便等。应用及补偿：热电偶冰水补偿 热电偶电桥补偿习题三1、简述图5-17（a）电路和图5-23电路的工作原理。2、简述图6-10(b)电路和图6-19电路的工作原理。第七章 压敏器件（V更敏感。V为能量，I为通量）7.1 压敏电阻的原理特性（VDR：VoltageDependentResistor）一、原理特性非对称型（用于直流场合） 对称型（交直流均可）压敏电阻的结构、符号 压敏电阻的伏安特性 原理：齐纳击穿。（介层薄，电场强）特性：I = (U/C)= kU。 分为：非对称

7、型，对称型。二、主要参数主要参数：非线性系数(越大越好，1102)，C值(即电流1A时的电压值，相当于电阻)，标称电压U1mA，通流能力，固有电容，残压比(U残/U1mA，越小越好)等。几种主要压敏电阻特点简介：氧化锌：非线性系数高（可达110左右），允许电流大，温度系数小，电压范围宽，应用最广。碳化硅：非线性系数低（约为37），特性对称，耐压高（可达几万伏），热稳定性好，用于接点消弧、电路稳压、异常电压吸收等。碳酸钡：非线性系数较高（20左右），压敏电压在几伏以下，寿命长，价格低。7.2 压敏电阻的基本应用（如印尼海啸）压敏电阻用途很广，主要用于抑制浪涌（即能量的突然释放），如雷电浪涌、电感

8、电流或电容电压引起的暂态冲击等。Rv选用应适当。一、过压保护三相 单相电视天线 通信线路电气设备避雷保护（102104 V）电路保护（如：干电电感击打） 开关保护 开关保护继电器保护开关保护（侧重点不同：源，K） VT保护 VT保护 晶闸管保护 IC保护器件保护二、其他应用稳压电路（ULIRVUR1UL） 倍增电路（UO/UOUi/Ui）彩显 消磁电流 彩电消磁电路（开始：RT小，RV小，iL大；随后：RT，RV，iL。）* 7.3 电感与电容的冲击影响及消除方法C、L回顾 （有何用途危害？ 如何兴利除弊？） 是药三分毒，核电两面性（两端建V需Q，需多少与面积有关，故C正比于S） （有何异同？

9、）电容能量：EciVdt( C dV/dt) VdtCVdVCV2/2Q2/2C C ：C = Q/V，即Q = CV， 而i = dQ/dt = C dV/dt， V = 1/Cidt， 故：Vc只能渐变。 从而可导致放电大电流冲击。 （如：湖泊泄洪） L ：L = / i，即= L i， 而v = d/dt = L di/dt， i = 1/Lvdt， （自感电势E = -d/dt） 水闸阻流升位故：iL只能渐变。 从而可导致续流高电压冲击。 （如：列车惯性）（动能制动：E=FS，即dE/dtF dS/dt，可见时间越短、冲击越大。如：伦敦地铁灾难） 如：稳压、镇流，开关慢、冲击大要点：C

10、：储存电荷，减缓dv/dt变化，导致充放电流。（利：储电、稳压；弊：v慢、放电冲击） L：储存磁场，减缓di/dt变化，导致感应电压。（利：储磁、缓流；弊：i慢、续流冲击） （电抗特性：抵抗电变化，致使响应慢。）C的放电保护与L的续流保护第八章 磁敏器件8.1 霍尔元件（Hall effect，1879发现）一、特性参数霍尔效应原理图 电路符号 霍尔元件的基本电路原理：洛仑兹力（Lorentz force）作用，导致电荷偏转累积，形成霍尔电势。UH = KI B cos* 实践证明：霍尔器件的长宽比越大，霍尔电压越接近理论值。但比值过大，电阻增加，故长宽比一般不超过2。温度补偿 零位补偿（或不

11、等位电势补偿）主要参数：输入内阻RI，输出内阻RV，灵敏度KH，不等位电阻r0，最大控制电流Imax，霍尔电势温度系数，内阻温度系数等。二、应用举例 磁读头 无损探伤测电流（不用断线）乘法器（测功率） 测转速 测流量 磁控开关 霍尔键盘（避免接触不良）集成霍尔器件应用8.2 其他磁敏器件一、磁敏电阻磁阻效应：磁场增强，半导体的电阻增大。磁阻效应与所加磁场的频率、半导体材料的种类和几何形状等均有关系。磁敏电阻应用非常广泛，如：电流计、磁通计、功率计、放大计等。磁敏电阻特性及符号 位移测量 交流放大（交直叠加UiRMUo） （类于T，电导调制，但隔离好。RM1消除温度影响）二、磁敏二极管体积小、灵

12、敏度高，能判别磁场的方向，电路简单。但噪声大。磁敏二极管（P+-I-N+型）的结构、符号及工作原理（正向磁场：复合增加，载流子减少；反向磁场：分离增多，载流子增加。）(如吹汽）（反向运动的电子、空穴，受磁场力作用，偏向同一侧）* 由于载流子复合效应等，磁敏二极管的灵敏度大大提高，且能判别磁场的方向。（旋转脉冲计数，响应快）磁敏二极管特性及符号 基本电路（测磁） 流量计（* 为何采用桥式电路？灵敏度、对称性、温度补偿性均好。）简易测磁电路三、磁敏三极管灵敏度高，温漂小，线性好，稳定可靠。因此应用广泛。如开关电路、测磁电路等。磁敏三极管的结构和符号磁敏三极管测磁电路*其中，两个磁敏三极管组成差分电路，电容反馈可消除噪声和提高稳定性。此电路可检测10Gs左右的微弱磁场。习题四1、简述图7-11(a)电路和图7-15电路的保护原理。2、写出霍尔电压表达式及其含义，并简述图8-14电路的测磁原理和图8-25电路的放大原理。