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文檔簡介
1、Z-半導(dǎo)體敏感元件原理與應(yīng)用四八、 磁敏Z-元件的磁敏特性 磁敏Z-元件的正向伏安特性,可用圖9(c)所示電路進行測量,與溫敏Z-元件正向伏安特性測量電路與方法相同。6磁敏Z-元件在磁場中,其伏安特性曲線形狀發(fā)生了變化,因而,技術(shù)參數(shù)也發(fā)生了變化。磁場由弱到強的變化過程,技術(shù)參數(shù)的變化范圍如表3所示。 1閾值磁場:Bth(mT ) 磁敏Z-元件置于磁場中,如圖10所示。電路中產(chǎn)生了自激振蕩,輸出信號VO的波形類似于溫敏Z-元件的下降沿觸發(fā)的脈沖頻率信號。使Z-元件剛剛起振的磁場,定義為閾值磁場,用Bth表示。 2磁場范圍:B(mT) 磁場范圍,表示維持Z-元件正常振蕩的磁場,其值為(11.5)
2、Bth。 3頻率范圍:f(Hz) Z-元件在磁場中正常的信號頻率范圍。 4頻率靈敏度:SF(Hz/mT)磁敏Z-元件在磁場中產(chǎn)生振蕩后,頻率的變化量Df(Hz)與磁場變化量DB(mT)之比為頻率靈敏度SF(Hz/mT): (5) 5電壓靈敏度ST(mV/mT) 磁敏Z-元件在磁場中,Vf向右平移增大,磁場越強,Vf增加的越多,見圖11。電壓靈敏度ST等于導(dǎo)通電壓Vf的增量DVf與磁場變化增量DB之比。 (mV/mT) (6)磁敏Z-元件在實驗中,除上述參數(shù)用來表述在磁場中變化外,還有一種在磁場中的特性沒有相應(yīng)的參數(shù)可以表示。例如,在磁場中,Vf階躍式的增大,同時Vth也增大,幅度變化為: Vf
3、:(13) Vf,Vth: Vth+(01V), 參見圖11。這一特性非常適合制作磁控開關(guān)、轉(zhuǎn)速表等。 1 九、 磁敏Z-元件的應(yīng)用電路 磁敏Z-元件是一個非線性元件1,典型應(yīng)用電路為Z-元件與一個負載電阻RL串聯(lián)的電路。RL的一個作用是限制工作電流,另一個作用是可以從RL與Z-元件連接點處取出輸出信號,如圖12(a)所示。Z-元件允許并聯(lián)一個電容器,輸出脈沖頻率信號。 1 工作在M3區(qū)輸出階躍信號 磁敏Z-元件工作在哪一個區(qū),與電源電壓E的大小有關(guān)。在溫敏Z-元件工作中,由M1區(qū)向M3區(qū)轉(zhuǎn)換的過程中,電源電壓E,負載電阻RL與Z-元件的參數(shù)Vth 、Ith,必須滿足的條件-狀態(tài)方程為: E=
4、 Vth +IthRL (7) 該方程仍然適用于磁敏Z-元件。 圖12是輸出階躍信號的電路圖,工作狀態(tài)解析圖和信號波形圖。為了保證Z-元件工作在M3區(qū),P(Vth,Ith)點必須設(shè)定在負載線(E,E/RL)的左側(cè),并應(yīng)考慮溫度的影響,在應(yīng)用的溫度范圍內(nèi),能可靠地工作在M3區(qū)。 從解析圖中已知道,無磁場時工作點為Q1(Vf,IZ1),輸出為VO=VOL=Vf。加入300mT磁場,P1(Vth1,Ith1)移至P2(Vth2,Ith2),P2點在直線(E,E/RL)的左側(cè),Q2(VZ2,IZ2)點在OP2上,這時的輸出為:VO=VOH=E- IZ2RL 當(dāng)磁場為B=0時,VO又恢復(fù)為低電平,即VO=VOL=Vf。2 并聯(lián)電容器M1M3,M3M1互相轉(zhuǎn)換輸出脈沖頻率信號 圖13是磁敏Z-元件輸出脈沖頻率信號電路。Z-元件在磁場中產(chǎn)生的自激振蕩,其脈沖頻率信號往往不夠穩(wěn)定1、2,因而采用Z-元件并聯(lián)電容器的方法,改善振蕩的穩(wěn)定性和電源電壓的適應(yīng)性。這個脈沖頻率信號是下降沿觸發(fā)的,其頻率受磁場的調(diào)制,信號頻率與磁場的關(guān)系參見圖13(c)。 磁敏Z-元件的應(yīng)用電路圖12(a),可以把Z-元件與RL互換位置,其輸出信號是關(guān)于電
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