Sensory

Półprzewodnikowe sensory
rezystancyjne
Termistory NTC, tensometry
półprzewodnikowe, monolityczne czujniki
ciśnienia, fotorezystory, wizyjny przetwornik
obrazu, hallotron, gaussotron, czujnik gazów
wydechowych silników spalinowych.
Przewodność elektryczna
gęstość prądu
r
r
J = σ⋅E
natężenie pola
elektrycznego
σ = σ( N domieszek , T, ε, J f , B, " ch" )
n , p ⇔ N domieszek , J f , T, " ch"
2
Ruchliwość nośników ładunku
r
ν
μ n = rn ,
E
μ
r
νp
μp = r
E
Si; Ndom=1018cm-3
T=300K
Si
Zakres
roboczy
PP
μ∼T
-3/2
μ ≈ μ0 ± a ⋅ ε
T
Δμ
= f ( B)
μ0
3
Czujniki temperatury
Termistory - rezystory półprzewodnikowe, których
rezystancja elektryczna silnie zależy od temperatury.
Rozróżnia się termistory z ujemnym
współczynnikiem temperaturowym (NTC, CTR) i z
dodatnim (PTC).
Czujniki złączowe - wykorzystujące zależność
spadku napięcia na złączu p-n od temperatury
(kTUF≈-.............).
4
Termistory NTC
Termistory NTC wykonuje się z polikrystalicznych materiałów
półprzewodnikowych o dużym temperaturowym współczynniku
rezystywności elektrycznej: mieszanin TiO2 i MgO, tlenków
Mn, Co, Cu i Ni, Fe2O3 i MgAl2O4, MgCr2O4 i in., a również z
syntetycznych diamentów (niebieskich, typu IIb).
5
Charakterystyka R(T) termistora NTC
B ∈ 2500 ÷ 5400K R T0 T0 = 25o C ∈ 500Ω ÷ 2000kΩ
T ∈ − 100 ÷ + 250 ÷ + 600o C
T. diamentowe
6
Charakterystyka I(U) termistora NTC
I
Ta=const
U
7
Perła termistorowa
..........
..............
............................................
................
8
Termistor w układzie mostka
Wheatstone’a
R0
R(T)
V
E
R0
R0
9
Elastorezystywność/ Piezorezystywność
m=m(Pp,T,kier.kryst.)
Δρ
= π ⋅ X;
ρ0
10
Tensometr półprzewodnikowy
Rezystor
S
Piezorezystor
ΔR
= k ⋅ε; k ≈ m
R0
L
L
R =ρ
S
Si (5-10)x0,1x0,1mm
Podkładka
izolacyjna
11
Podstawowy układ pracy piezorezystora
E
U
mV
12
Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia
p
Si
...............................
13
Mostek piezorezystancyjny czujnika
ciśnienia
R(−ε)
E
R(+ε)
U
mV
R(+ε)
R(−ε)
U = C⋅E⋅p
C = 5mV / V / mmHg
÷
C = 8mV / V / at
Unom=100mV
14
Fotoelementy
• Foto-rezystory
• Fotodiody
• Fototranzystory
• Foto-tyrystory
• Wizyjne przetworniki obrazu
15
Fotorezystywność
kf=kf(Pp,T,λ,r,wym.)
16
Fotorezystor
Jf
I
μA
U
17
Fotorezystor grzebieniowy
Warstwa
.......................
Elektroda
....................
18
Wizyjny przetwornik obrazu CID-MOS-XY
Do układu odczytu
Z dekodera linii
p n
Si
Al
SiO2
19
Czujniki magnetyczne
Gaussotron
Hallotron
Magnetotranzystory
20
Gaussotron
.........................
..............................
...................
21
600 R[Ω]
500
400
GT11
InSb
300
200
100
0
B[T]
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0
22
Efekt Halla - hallotron
23
Czujnik gazów wydechowych silników
spalinowych
24