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半导体磁敏材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-12热度:

 一般人不太熟悉半导体磁敏材料这个名词,但是,我们生活中的许多方面都要用到磁敏器件。
例如在汽车的新一代智能发动机中,用磁敏材料制备齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度,以提供更准确的点火时间,其作用是其他的速度传感器难以代替的。
    
所谓的磁敏传感器件是将磁信号转换成电信号(如电流、电压和电阻等)或以磁场为媒介将其他物理量转换成电信号的器件。
具有磁敏感效应的材料称为磁敏材料。大部分磁敏材料是半导体材料。
利用半导体材料的磁敏效应可制备霍尔器件、磁阻器件和磁敏晶体管等传感器件。

下面分别介绍适合于制备这些器件的半导体磁敏材料。
   
(1)霍尔器件材料:
霍尔器件是利用半导体的霍尔效应制备的。用不同材料制备的霍尔器件应用于不同的场合。
例如在测量指示仪表中,一般使用内阻温度特性较好的砷化钢和锗材料;制备敏感元件时,使用霍尔系数较大的锑化钢材料。
目前,随着半导体量子材料的发展,用锦铝砷/砷化锦、钢稼砷/砷化银二维电子气制备的霍尔器件,其灵敏度比传统材料高,可检测出弱至10‘’特斯拉的磁场,是一种新型的高灵敏度霍尔器件。
半导体霍尔器件具有结构简单、无触点、频带宽、动态性能好等优点,在磁场测量、功率测量、电能测量、自动控制与保护、微位移测量和压力测量中有广泛的应用。
    
(2)磁阻器件材料:
磁阻器件是利用半导体的磁阻效应,即电阻随磁场的变化而变化的效应制备的器件。
磁阻器件的性能主要取决于材料的迁移率和器件的形状。
常用的磁阻半导体材料有锑化钢、砷化钢,可利用其几何磁阻效应提高器件性能。
磁阻器件具有结构简单、输出电压高和频率范围宽等优点,被广泛应用于无触点开关、无触点位移传感器及转速传感器及磁阻元件函数发生器等方面。
    
(3)磁敏二极管和磁敏三极管材料:
磁敏晶体管是继霍尔器件、磁阻器件之后发展起来的新型磁电转抉器件。
主要有磁敏二极管和三极管,所用材料有硅、锗等。
这类器件具有磁灵敏度高(比霍尔器件高数百倍甚至数干倍)、体积小、电路结构简单和可识别磁场的极性等优点,被广泛应用于无触点电位器、无触点开关、无刷直流电机、漏磁探测仪及地磁探测仪等方面。
目前,全世界各类磁敏传感器年总需求量约达20亿支,且以10%的年增长速度发展,是各种传感器中需求量最大的一种。
各类新型的磁敏元件也层出不穷。


半导体磁敏材料第1张图

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