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- 傳感器原理之半導(dǎo)體傳感器
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/9/28
利用半導(dǎo)體材料的各種物理、化學(xué)和生物學(xué)特性制成的傳感器。所采用的半導(dǎo)體材料多數(shù)是硅以及Ⅲ-Ⅴ族和 Ⅱ-Ⅵ族元素化合物。半導(dǎo)體傳感器種類(lèi)繁多，它利用近百種物理效應(yīng)和材料的特性，具有類(lèi)似于人眼、耳、鼻、舌、皮膚等多種感覺(jué)功能。
優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕、便于集成化、智能化，能使檢測(cè)轉(zhuǎn)換一體化。半導(dǎo)體傳感器的主要應(yīng)用領(lǐng)域是工業(yè)自動(dòng)化、遙測(cè)、工業(yè)機(jī)器人、家用電器、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、醫(yī)療保健、醫(yī)藥工程和生物工程。半導(dǎo)體傳感器按輸入信息分為物理敏感、化學(xué)敏感和生物敏感半導(dǎo)體傳感器三類(lèi)。
工作原理
依據(jù)：半導(dǎo)體中不同的區(qū)域?qū)Σ煌牟ㄩL(zhǎng)分別具有不同的靈敏度。
在具體應(yīng)用時(shí), 應(yīng)先對(duì)該色敏器件進(jìn)行標(biāo)定。
測(cè)定不同波長(zhǎng)的光照射下, 該器件中兩只光電二極管短路電流的比值ISD2/ISD1, （ISD1是淺結(jié)二極管的短路電流, 它在短波區(qū)較大， ISD2是深結(jié)二極管的短路電流, 它在長(zhǎng)波區(qū)較大）。
確定二者的比值與入射單色光波長(zhǎng)的關(guān)系。
根據(jù)標(biāo)定的曲線(xiàn), 實(shí)測(cè)出某一單色光時(shí)的短路電流比值, 即可確定該單色光的波長(zhǎng)。
半導(dǎo)體溫度傳感器分為兩類(lèi)：接觸型和非接觸型。接觸型又分為熱敏電阻與PN結(jié)型兩種。
隨著溫度的變化，半導(dǎo)體感溫器件電阻會(huì)發(fā)生較大的變化，這種器件稱(chēng)為熱敏電阻。常用的熱敏電阻為陶瓷熱敏電阻，分為負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和臨界溫度電阻（CTR）。熱敏電阻一般指NTC熱敏電阻。
PN結(jié)溫度傳感器是一種利用半導(dǎo)體二極管、三極管的特性與溫度的依賴(lài)關(guān)系制成的溫度傳感器。非接觸型溫度傳感器可檢出被測(cè)物體發(fā)射電磁波的能量。傳感器可以是將放射能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體物質(zhì)，也可以先將放射能轉(zhuǎn)換為熱能，使溫度升高，然后將溫度變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)而檢出。這可用來(lái)測(cè)量一點(diǎn)的溫度，如測(cè)溫度分布，則需進(jìn)行掃描。
當(dāng)對(duì)象溫度低、只能發(fā)射紅外線(xiàn)時(shí)，則須檢出其紅外線(xiàn)（見(jiàn)光電導(dǎo)探測(cè)器）。
磁傳感器
磁傳感器主要基于霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)的原理。利用霍爾效應(yīng)的器件稱(chēng)為霍爾器件。當(dāng)施加磁通B 時(shí)，電阻增加率墹R/R 可用下式表示。
式中μ為載流子遷移率。半導(dǎo)體的載流子遷移率（如InAs約為104厘米2/伏秒）比金屬（如Cu約為34.8厘米2/伏秒）大得多，所以半導(dǎo)體的磁阻效應(yīng)很大。
半導(dǎo)體磁傳感器體積小、重量輕、靈敏度高、可靠性高、壽命長(zhǎng)，在電子學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。此外，還可利用磁效應(yīng)制作長(zhǎng)度與重量傳感器、高分辨（0.01度）的傾斜傳感器，以及測(cè)定液體流量等。
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