死亡鬼屋4

  什么是磁傳感器?就是把磁場、電流、應力應變、溫度、光等引起敏感元件磁性能的變化轉換成電信號,以這種方式來檢測相應物理量的器件。什么東西會產生磁場?地球會產生磁場,如果你能測地球表面磁場就可以做指南針,任何電流都能產生磁場,電流傳感器也是磁場傳感器。磁傳感器的發展,在本世紀70~80年代形成高潮。90年代是已發展起來的這些磁傳感器的成熟和完善的時期。

  

  (1)集成電路技術的應用。將硅集成電路技術用于磁傳感器,開始于1967年。Honeywell公司Mi2croswitch分部的科技人員將Si霍爾片和它的訊號處理電路集成到一個單芯片上,制成了開關電路,首開了單片集成磁傳感器之先河。目前,已經出現了磁敏電阻電路、巨磁阻電路等許多種功能性的集成磁傳感器。

  

  (2)InSb薄膜技術的開發成功,使InSb霍爾元件產量大增,成本大幅度下降。最先運用這種技術獲得成功的日本旭化成電子公司,如今可年產5億只以上。

  

  (3)強磁性合金薄膜。1975年面市的強磁合金薄膜磁敏電阻器利用的是強磁合金薄膜中的磁敏電阻各向異性效應。在與薄膜表面平行的磁場作用下,以坡莫合金為代表的強磁性合金薄膜的電阻率呈現出2[%]~5[%]的變化。利用這種效應已制成三端、四端磁阻器件。四端磁阻橋已大量用于磁編碼器中,用來檢測和控制電機的轉速。此外,還作成了磁阻磁強計、磁阻讀頭以及二維、三維磁阻器件等。它們可檢測10-10~10-2T的弱磁場,靈敏度高、溫度穩定性好,將成為弱磁場傳感和檢測的重要器件。

  

  (4)巨磁電阻多層膜。由不同金屬、不同層數和層間材料的不同組合,可以制成不同的機制的巨磁電阻(giantmagneto-resistance)磁傳感器。它們呈現出的隨磁場而變化的電阻率,比單層的各向異性磁敏電阻器的要高出幾倍,正受到研制高密度記錄磁盤讀出頭的科技人員的極大關注。目前已見有5G字節的自旋閥頭的設計分析的報導。

  

  (5)各種不同成分和比例的非晶合金材料的采用,及其各種處理工藝的引入,給磁傳感器的研制注入了新的活力,已研制和生產出了雙芯多諧振蕩橋磁傳感器、非晶力矩傳感器、壓力傳感器、熱磁傳感器、非晶大巴克豪森效應磁傳感器等。最近發現的巨磁感應效應(giantmagnetoinductiveeffect)和巨磁阻抗效應(giantmagneto-impedanceeffect),比巨磁電阻的響應靈敏度高一個量級,可能做成磁頭,成為高密度磁盤讀頭的有力競爭者。利用非晶合金的高導磁率特性和可做成細絲的機械特性,將它們用于磁通門和威根德等器件中,取代坡莫合金芯,使器件性能得到大大的改善。

  

  (6)Ⅲ-Ⅴ族半導體異質結構材料。例如,在InP襯底上用分子束外延技術生長In0.52Al0.48As/In0.8Ga0.2As,形成假晶結構,產生二維電子氣層,其層厚是分子級的,這種材料的能帶結構發生改變。用這種材料來制作霍爾元件,其靈敏度高于市售的InSb和GaAs元件,在296K時為22.5V/T,靈敏度的溫度系數也有大的改善,用恒定電流驅動時,為-0.0084[%]/K。用這種材料,除可制造霍爾器件外,還可用以制造磁敏場效應管、磁敏電阻器等。在國外,由于磁傳感器已逐漸被廣泛而大量地使用。


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