Пьезорезистивные

Пьезорезистивные датчики давления диффузионного внедрения в качестве чувствительного элемента используют мембрану на которой размещены 4 прямоугольных датчика, причем два из них размещены вблизи центра мембраны, а два других – вблизи заделки под углом 60⁰ относительно основного направления. Таки образом, изменение сопротивления в зависимости от внутренних напряжений для двух пар датчиков равны по знаку:

Напряжение на концах измерительной диагонали моста, питаемого постоянным током I:

. Относительное изменение сопротивления в зависимости от напряжения σ равно: , где - коэффициент пьезорезистивности кристалла (4*10^-4 Па^-1). Изменение сопротивления пьезорезистора в функции деформации: а) кремний р-типа; б) кремний п-типа.

Магниторезистивные

Магниторезисторы—полупроводниковые резисторы с резко выраженной зависимостью электрического сопротивления от магнитного поля. Действие таких резисторов основано на использовании магниторезистивного эффекта, который заключается в изменении сопротивления резистора при внесении его в магнитное поле. Конструктивно магниторезистор представляет собой нанесенную на ферромагнитную изолированную подложку зигзагообразную дорожку малой ширины из полупроводника с высокой подвижностью носителей зарядов (например, ZnSb, ZnAs, ZnSb + NiSb, InSb + NiSb), имеющую сопротивление в пределах от единиц до тысяч Ом.

Общий вид и графический символ магниторезистора (а) и зависимость его сопротивления от индукции магнитного поля (б)

Основными параметрами магниторезисторов являются сопротивление R(0) в отсутствие магнитного поля (от 5 до 1000 Ом), отношение , где R_B – сопротивление при наличии поперечного магнитного поля с индукцией В = 0,5–1 Тл (от 3 до 20 и более), температурный коэффициент сопротивления (ТКС и ТКR) – от 0,02 до 2 % / К^-1, мощность рассеивания (до 0,25 Вт). Важнейшей характеристикой магниторезистора является зависимость /

Схемы включения полупроводниковых магниторезисторов: а) – одиночный магниторезистор, включенный во внешний полумост; б) дифференциальный магниторезистор (полумост); в) дифференциальный магниторезистор, включенный во внешний мост Уитстона; г) полномостовая магниторезистивная схема; д) пример реализации магниторезистивного датчика углового положения; е) магниторезистивный датчик линейного положения: 1 – магниторезистивный мост; 2 – постоянный магнит; ж) датчик линейных перемещений ферромагнитного объекта: 1 – дифференциальный магниторезистор; 2 – ферромагнитный объект; и) аналоговый выходной сигнал датчика линейных перемещений; к) аналоговый выходной сигнал датчика зубчатого ротора; л) датчик угла.

Полупроводниковые магниточувствительные датчики на основе действия силы Лоренца:

а, б, в) – принцип работы элементов Холла, чувствительных к направлению действующего магнитного поля и управляющего электрического тока: а) течение тока и распределение электрического заряда в элементе Холла в отсутствие поля; б) возникновение компенсационного электрического поля Е_н и напряжения Холла U_н при воздействии южного магнитного поля на элемент Холла; в) компенсационное поле и напряжение Холла при воздействии северного магнитного поля; г) принцип работы полупроводникового магниторезистивного элемента: 1 – материал InSb; 2 – материал NiSb.

Структура датчика д); е, ж) полупроводниковый элемент InSb с интегрированными проводящими нитями из NiSb в отсутствие (е) и под воздействием магнитного поля (ж); зависимость полупроводникового магнитосопротивления R_B от приложенного магнитного поля В.

Зависимости полупроводникового магнитного сопротивления R_B от приложенного магнитного поля (з); зависимость отношения R_B/ R₀ от индукции магнитного поля В для D – и L – материалов при температуре 25⁰С (и); рекомендованные рабочие характеристики датчиков (к); график зависимости отношения R_B/ R₀ от угла поворота перпендикулярного приложенного поля с индукцией В.

Фоторезистивные

В качестве материалов для фоторезисторов широко используются сульфиды, селениды и теллуриды различных элементов, а также соединения типа A_IIIB_V. В инфракрасной области могут быть использованы фоторезисторы на основе PbS, PbSe, PbTe, InSb, в области видимого света и ближнего ультрафиолета – CdS.

Светочувствительный элемент в некоторых типах фоторезисторов выполнен в виде круглой или прямоугольной таблетки, спрессованной из порошкообразного сульфида или селенида кадмия, в других он представляет собой тонкий слой полупроводника, нанесенного на стеклянное основание. В том и другом случае с полупроводниковым материалом соединены два металлических вывода.

Основные параметры фоторезистора: темновое сопротивление (10¹-10¹⁴ Ом); спектральный диапазон чувствительности (0,5-120 мкм); постоянная времени (10^-2- 10^-9 с); вольтовая чувствительность (10³-10⁶ В/Вт); обнаружительная способность (10⁸ -10¹⁶ см•Гц^1/2•Вт^-1); температурный коэффициент чувствительности (0,1-5%/К); рабочее напряжение (0,1 -100 В).

Кривые спектральной чувствительности фоторезисторов на основе CdS (кривая I ), CdSe ( 2 ), PbS ( 3 ), твёрдого раствора PbS-PbSe ( 4,5 ), PbSe ( 6 ), PbSn(Te) ( 7 ).

Дата добавления: 2015-08-13