傳感器原理及其應(yīng)用

前言

　　傳感器是人類獲取各種信息的有利工具，它相當于人的“五官”并且是“五官”的伸延。傳感器正在向小型化、高準確度、集成化和智能化方向發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料也使其制造成本不斷降低，性能指標不斷提高，應(yīng)用面不斷擴大。在我國現(xiàn)代化建設(shè)中傳感器使用日益廣泛，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用?！　鞲衅鞯姆N類繁多，本書系統(tǒng)地敘述了磁敏感元器件與磁傳感器領(lǐng)域內(nèi)主要幾種磁敏感元器件與磁傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性及其應(yīng)用；在闡述彈性元件的力學分析的基礎(chǔ)上，詳細敘述了力學量敏感元器件與傳感器領(lǐng)域內(nèi)的壓電效應(yīng)與壓電式壓力傳感器和壓電式加速度傳感器、壓阻效應(yīng)與擴散硅式壓阻壓力傳感器和加速度傳感器、電容式傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性及其應(yīng)用，并詳細闡述了硅各向異性腐蝕技術(shù)；最后介紹了溫（熱）敏元器件領(lǐng)域內(nèi)的熱敏半導(dǎo)瓷電阻、溫敏二極管、溫敏晶體管與集成電路溫度傳感器等敏感元器件與傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、主要特性及其應(yīng)用。　　全書共分為十五章，第一章傳感器的一般特性、第二章磁傳感器概述、第三章霍爾元件、第四章磁敏電阻、第五章磁敏二極管、第六章磁敏三極管、第七章其他磁傳感器、第八章壓電效應(yīng)與壓阻效應(yīng)、第九章彈性元件的力學分析、第十章壓電式傳感器、第十一章壓阻式傳感器、第十二章電容式傳感器、第十三章硅各向異性腐蝕技術(shù)、第十四章溫（熱）敏元器件和第十五章溫敏晶體管與溫敏集成電路及其應(yīng)用。　　本書的出版，得到國家自然科學基金項目（項目編號：60676044）的資助。采用MEMS技術(shù)制造硅磁敏三極管的研究成果收入本書，特此向國家自然科學基金委致謝?！　”緯窃诰幷咴霭娴摹洞琶舾性骷c磁傳感器》和《力學量敏感器件原理與應(yīng)用》的基礎(chǔ)上，結(jié)合本單位馬英仁教授出版的《溫敏元器件及其應(yīng)用》和編者多年的科研成果編著的。本書由哈爾濱工業(yè)大學許榮慶教授主審，特此致謝。在編著過程中，我們還參考了很多文獻，在此特向收人本書參考書和參考文獻的作者、譯者表示謝意?！　”緯勺鳛榇髮Ｔ盒Ｓ嘘P(guān)專業(yè)的教學參考書，也可供從事磁、力、溫（熱）傳感器生產(chǎn)、應(yīng)用的專業(yè)工程技術(shù)人員參考。書中闡述的硅各向異性腐蝕技術(shù)是編者在黑龍江省計劃項目支持下取得的科研成果，對從事MEMS研究開發(fā)的科技人員有參考價值。由于撰寫時間短促，加之編者水平有限，書中難免有不妥之處，懇請讀者批評斧正。

內(nèi)容概要

　　傳感器是人類獲取各種信息的有利工具，它相當于人的“五官”并且是“五官”的伸延。傳感器正在向小型化、高準確度、集成化和智能化方向發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料也使其制造成本不斷降低，性能指標不斷提高，應(yīng)用面不斷擴大。本書系統(tǒng)地敘述了磁敏感元器件與磁傳感器領(lǐng)域內(nèi)主要幾種磁敏感元器件與磁傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性及其應(yīng)用；在闡述彈性元件的力學分析的基礎(chǔ)上，詳細敘述了力學量敏感元器件與傳感器領(lǐng)域內(nèi)的壓電效應(yīng)與壓電式壓力傳感器和壓電式加速度傳感器、壓阻效應(yīng)與擴散硅式壓阻壓力傳感器和加速度傳感器、電容式傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性及其應(yīng)用，并詳細闡述了硅各向異性腐蝕技術(shù)；最后介紹了溫（熱）敏元器件領(lǐng)域內(nèi)的熱敏半導(dǎo)瓷電阻、溫敏二極管、溫敏晶體管與集成電路溫度傳感器等敏感元器件與傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、主要特性及其應(yīng)用。

書籍目錄

第一章 傳感器的一般特性1.1 傳感器的定義和組成1.1.1 傳感器的定義和重要性1.1.2 傳感器的組成1.2 傳感器的靜態(tài)特性1.3 傳感器的準確度1.4 力學量傳感器的種類及其性能第二章 磁傳感器概述2.1 磁傳感器的定義和分類2.2 磁傳感器的發(fā)展動向及展望第三章 霍爾元件3.1 霍爾效應(yīng)3.2 霍爾元件及其效率3.3 霍爾元件的設(shè)計3.3.1 幾何尺寸對霍爾輸出電壓的影響3.3.2 霍爾電壓電極寬度對霍爾輸出電壓的影響3.3.3 霍爾元件的不等位電勢及其影響因素3.4 霍爾元件的電磁特性3.4.1 VH-B關(guān)系3.4.2 VH-I關(guān)系3.4.3 R-B關(guān)系3.5 霍爾元件的溫度特性3.5.1 一般分析3.5.2 溫度補償3.5.3 最大允許控制電流3.6 霍爾元件的頻率特性3.7 霍爾元件參數(shù)的測試方法3.7.1 常用參數(shù)3.7.2 測試方法3.8 霍爾元件的應(yīng)用3.8.1 磁鋼3.8.2 無刷直流電機參考文獻第四章 磁敏電阻4.1 半導(dǎo)體磁阻效應(yīng)4.1.1 物理磁阻效應(yīng)4.1.2 幾何磁阻效應(yīng)4.1.3 磁阻比特性4.2 半導(dǎo)體磁敏電阻4.2.1 磁敏電阻的材料4.2.2 圓板型磁敏電阻4.2.3 柵格狀磁敏電阻4.2.4 InSb-NiSb共晶磁敏電阻4.3 特性及其補償4.3.1 磁敏電阻的特性參數(shù)4.3.2 磁阻比特性4.3.3 溫度特性4.4 強磁性金屬磁敏電阻的工作原理4.4.1 強磁性金屬的磁阻效應(yīng)4.4.2 強磁性金屬磁敏電阻的工作原理4.4.3 磁場強度——輸出電壓特性4.5 強磁性金屬磁敏電阻及其特性4.5.1 元件的構(gòu)成4.5.2 強磁性金屬磁敏電阻的工作特性第五章 磁敏二極管5.1 磁敏二極管工作原理5.2 磁敏二極管的設(shè)計原則5.2.1 材料選擇5.2.2 尺寸選擇5.3 磁敏二極管的制備工藝5.3.1 鍺磁敏二極管的制備工藝5.3.2 硅磁敏二極管制備工藝5.4 磁敏二極管特性與測試方法5.4.1 磁靈敏度及其測試方法5.4.2 輸出電壓隨磁場變化的特性5.4.3 溫度特性5.4.4 頻率特性5.4.5 噪聲5.5 溫度補償方法參考文獻第六章 磁敏三極管6.1 磁敏三極管的工作原理6.2 磁敏三極管的設(shè)計原則6.3 磁敏三極管的制備工藝6.3.1 鍺磁敏三極管的制備工藝6.3.2 硅磁敏三極管3CCM的制備工藝6.3.3 采用MEMS技術(shù)制造硅磁敏三極管6.4 磁敏三極管的特性與測試方法6.4.1 磁靈敏度6.4.2 溫度特性6.4.3 頻率特性6.5 磁敏三極管的溫度補償方法6.5.1 差分補償方法6.5.2 用三極管做溫度補償?shù)姆椒?.5.3 在無觸點開關(guān)方面的應(yīng)用參考文獻第七章 其他磁傳感器7.1 韋根德元件7.1.1 韋根德效應(yīng)和韋根德元件7.1.2 韋根德元件應(yīng)用舉例7.2 約瑟夫遜效應(yīng)7.2.1 直流的約瑟夫遜效應(yīng)7.2.2 磁場對直流約瑟夫遜效應(yīng)的影響第八章 壓電效應(yīng)與壓阻效應(yīng)8.1 壓電效應(yīng)8.1.1 應(yīng)力的概念8.1.2 應(yīng)變的概念8.1.3 正應(yīng)力與正應(yīng)變的概念8.1.4 切應(yīng)力與切應(yīng)變的概念8.1.5 應(yīng)力張量和應(yīng)變張量的概念8.1.6 應(yīng)變分量與位移分量之間的關(guān)系8.1.7 石英晶體的介電性質(zhì)8.1.8 石英晶體的壓電效應(yīng)8.2 壓阻效應(yīng)8.2.1 壓阻系數(shù)8.2.2 液體靜壓強作用下的效應(yīng)8.2.3 單軸拉伸或壓縮下的壓阻效應(yīng)8.2.4 壓阻效應(yīng)的應(yīng)用8.2.5 影響壓阻系數(shù)大小的因素第九章 彈性元件的力學分析9.1 梁式彈性元件分析9.1.1 梁式彈性元件正應(yīng)力9.1.2 彎矩和剪力9.2 對稱載荷下的圓板彎曲9.3 圓板應(yīng)力和位移的確定9.4 矩形板的彎曲9.5 硅彈性膜片形狀的選擇第十章 壓電式傳感器10.1 壓電式加速度傳感器10.1.1 工作原理10.1.2 靈敏度10.1.3 頻響特性10.1.4 結(jié)構(gòu)特點10.1.5 應(yīng)用10.2 壓電式力傳感器和壓力傳感器10.2.1 壓電式力傳感器10.2.2 壓電式壓力傳感器10.3 壓電式傳感器的誤差10.3.1 環(huán)境溫度的影響10.3.2 環(huán)境濕度的影響10.3.3 橫向靈敏度10.3.4 電纜噪聲10.3.5 接地回路噪聲第十一章 壓阻式傳感器11.1 壓阻式壓力傳感器11.1.1 壓阻系數(shù)11.1.2 壓阻式壓力傳感器原理11.2 壓阻式加速度傳感器11.3 壓阻式傳感器的輸出11.3.1 恒壓源供電11.3.2 恒流源供電11.4 擴散電阻的阻值與幾何尺寸的確定11.5 溫度漂移的補償11.5.1 傳感器零位溫漂的補償11.5.2 傳感器靈敏度溫漂的補償11.5.3 最佳靈敏度溫度補償原理分析11.5.4 非對稱基區(qū)梳狀晶體管的結(jié)構(gòu)設(shè)計第十二章 電容式傳感器12.1 工作原理及結(jié)構(gòu)型式12.2 主要特性12.2.1 特性曲線、靈敏度、非線性12.2.2 等效電路12.2.3 高阻抗、小功率特性12.2.4 靜電引力12.3 電容式壓力傳感器性能指標簡介12.4 電容式加速度傳感器性能指標簡介12.5 溫度誤差分析12.5.1 溫度變化對結(jié)構(gòu)尺寸的影響12.5.2 溫度變化對介質(zhì)介電常數(shù)的影響12.6 絕緣和屏蔽問題12.6.1 絕緣問題12.6.2 屏蔽問題第十三章 硅各向異性腐蝕技術(shù)13.1 硅各向異性腐蝕技術(shù)簡介13.2 硅各向異性腐蝕技術(shù)工藝規(guī)范13.3 EPW各向異性腐蝕工藝13.3.1 EPW腐蝕液13.3.2 最佳濃度的確定13.3.3 實驗與工藝流程13.4 KOH各向異性腐蝕工藝13.4.1 腐蝕設(shè)備13.4.2 氫氧化鉀溶液的實驗結(jié)果13.5 實驗結(jié)果的理論解釋附錄Ⅰ 壓阻系數(shù)附錄Ⅱ 應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系-彈性定律附錄Ⅲ附錄Ⅳ 國際單位制主要單位及換算表附錄Ⅴ 主要壓力單位換算表參考文獻第十四章 溫（熱）敏元器件14.1 溫（熱）敏元器件概述14.2 熱敏瓷和熱敏電阻的分類14.3 負溫度系數(shù)熱半導(dǎo)瓷電阻14.3.1 NTC熱敏陶瓷的發(fā)展14.3.2 NTC熱敏電阻的阻溫特性和導(dǎo)電機理14.3.3 NTC熱敏半導(dǎo)體陶瓷14.3.4 NTC熱敏陶瓷的制造工藝14.3.5 NTC熱敏電阻的應(yīng)用14.4 正溫度系數(shù)熱敏半導(dǎo)瓷電阻14.4.1 鈦酸鋇熱敏電阻和阻溫特性14.4.2 BaTiO3PTC熱敏電阻材料14.4.3 BaTiO3熱敏電阻的應(yīng)用14.5 溫敏二極管及其應(yīng)用14.5.1 工作原理14.5.2 基本特性參考文獻第十五章 溫敏晶體管與溫敏集成電路及其應(yīng)用15.1 工作原理和基本電路15.1.1 基極-發(fā)射極電壓的溫度特性15.1.2 基本電路15.2 典型應(yīng)用15.3 集成電路溫度傳感器15.3.1 PTAT核心電路15.3.2 電流輸出型溫度傳感器參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一章　傳感器的一般特性　　1.1　傳感器的定義和組成　　1.1.1　傳感器的定義和重要性　　傳感器是一完整的測量裝置（或系統(tǒng)），它能把被測物理量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的有用電量輸出，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。　　傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對原始參數(shù)進行精確可靠的測量，那么，無論是信號轉(zhuǎn)換、信息處理，或者數(shù)據(jù)的顯示與控制，都將成為一句空話?？梢哉f，沒有精確可靠的傳感器，就沒有自動檢測和控制系統(tǒng)。近代電子技術(shù)和電子計算機為信息的轉(zhuǎn)換與處理提供了極其完善的手段，近代檢測與控制系統(tǒng)正經(jīng)歷著重大的變革，需要各種傳感器去檢測大量原始數(shù)據(jù)并提供信息，可見，傳感器巨大的應(yīng)用作用?！　≡诂F(xiàn)代飛行器上，裝備著極其多樣的顯示與控制系統(tǒng)，以保證各種戰(zhàn)斗和飛行任務(wù)的完成。在這些系統(tǒng)中，傳感器首先對反映飛行器的參數(shù)的姿態(tài)，發(fā)動機工作狀態(tài)的各個物理參數(shù)加以檢測，提供給駕駛和領(lǐng)航人員去控制和操縱飛行器，或者傳輸給各種啟動控制系統(tǒng)如自動駕駛儀、自動領(lǐng)航儀、發(fā)動機調(diào)節(jié)器，進行飛行器的自動駕駛和發(fā)動機的自動調(diào)節(jié)?！　⊥瑯?，在新型飛機或發(fā)動機研制過程中，人們?yōu)榱髓b定新機種是否符合預(yù)期設(shè)計要求，必須同樣用各種傳感器對原型機進行大量的地面測試和空中測試。例如，新研制一臺航空發(fā)動機，就必須測試該發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、攻率或推力；發(fā)動機本身的振動、進氣道壓力、強度等各個參數(shù)，對某些參數(shù)還要進行實時測試和監(jiān)控，以確定是否符合設(shè)計的技術(shù)性能指標?！　≡诠I(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，也要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)并使產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《傳感器原理及其應(yīng)用》可作為大專院校有關(guān)專業(yè)的教學參考書，也可供從事磁、力、溫（熱）傳感器生產(chǎn)、應(yīng)用的專業(yè)工程技術(shù)人員參考。書中闡述的硅各向異性腐蝕技術(shù)是編者在黑龍江省計劃項目支持下取得的科研成果，對從事MEMS研究開發(fā)的科技人員有參考價值。





圖書封面






評論、評分、閱讀與下載



還沒讀過(51)
勉強可看(369)
一般般(630)
內(nèi)容豐富(2613)
強力推薦(214)


 


    傳感器原理及其應(yīng)用 PDF格式下載