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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(jìn)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(qiáng)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：
2、B(mT)磁場范圍，表示維持Z-元件正常振蕩的磁場，其值為(1~1.5)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(qiáng)，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。3(mV/mT)(6)磁敏Z-元件在實(shí)驗(yàn)中，除上述參數(shù)
3、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(shí)Vth也增大，幅度變化為：Vf：(1~3)Vf，Vth：Vth+(0~1V)，參見圖11。這一特性非常適合制作磁控開關(guān)、轉(zhuǎn)速表等。九、磁敏Z-元件的應(yīng)用電路磁敏Z-元件是一個(gè)非線性元件［1］，典型應(yīng)用電路為Z-元件與一個(gè)負(fù)載電阻RL串聯(lián)的電路。RL的一個(gè)作用是限制工作電流，另一個(gè)作用是可以從RL與Z-元件連接點(diǎn)處取出輸出信號，如圖12(a)所示。Z-元件允許并聯(lián)一個(gè)電容器，輸出脈沖頻率信號。1．工作在M3區(qū)輸出階
4、躍信號磁敏Z-元件工作在哪一個(gè)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(fù)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=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(diǎn)必須設(shè)定在負(fù)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(shí)工作點(diǎn)為Q1(Vf，IZ1)，輸出
5、為VO=VOL=Vf。加入300mT磁場，P1(Vth1，Ith1)移至P2(Vth2，Ith2)，P2點(diǎn)在直線(E，E/RL)的左側(cè)，Q2(VZ2，IZ2)點(diǎn)在OP2上，這時(shí)的輸出為：VO=VOH=E-IZ2RL當(dāng)磁場為B=0時(shí)，VO又恢復(fù)為低電平，即VO=VOL=Vf。32．并聯(lián)電容器M1→M3，M3→M1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
6、個(gè)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)于電源電壓E的互補(bǔ)信號，參看表4-3，其信號變化幅度的絕對值
7、DVO
8、相等，前者輸出信號是由低電平上升為高電平，后者輸出信號是由高電平下降為低電平。3
