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《Z-半導(dǎo)體敏感元件原理與應(yīng)用四 .doc》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
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