东 北 石 油 大 学
课 程 设 计
课 程 传感器课程设计 题 目 磁敏电阻传感器应用电路设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师
2011年 7 月 22 日
任务书
课程 传感器课程设计
题目 磁敏电阻传感器应用电路设计
专业 姓名 学号 主要内容：
传统的制作温度测量和控制元件的材料各有其缺点，本文设计一种以新型材料一Insb-In为磁敏电阻器感温材料制作的双限温度开关。InSb-In双限温度开关是利用InSb-In磁敏电阻器在温度变化时本身电阻也随之发生变化的特性来控制温度的。因为InSb-In磁敏电阻器同其他热敏元件一样，具有很好的温度特性，用它制作的温度开关无论灵敏度、稳定性、可靠性都是很好的。 基本要求：
1、查阅资料，确定设计方案
2、计算相关设计参数、绘制系统控制原理图。 主要参考资料：
[1] 王文生. InSb磁阻元件与传感器的进展. 传感器技术[J]，1994,(2): 1-4. [2] 李科杰. 新编传感器技术手册[M]. 北京:国防工业出版社，2002.
[3] 肖景和. 集成运算放大器应用精粹[M]. 北京：人民邮电出版社，2006: 99-120.
完成期限 指导教师 专业负责人
2011年 7 月 12 日
传感器课程设计 摘 要
温度控制技术广泛用于社会生活和生产的各个领域，如，化工、医疗、航空航天、农业、家电、汽车、电力、电子等领域。目前，对于温度控制的研究和与其相关的报道大多是以传统的热敏元件为主要感温材料而展开的。本文研究一种以新型材料一Insb-In为磁敏电阻器感温材料制作的双限温度开关。研究表明：由InSb-In磁敏电阻器和信号处理电路两部分组成的温度开关，具有灵敏度高、控温范围宽的优点，在低温区，其灵敏度可以高达30mV／℃ 以上，常温下也可达到23 mV／℃左右；其上下限温度调整范围为- 40~120℃ ，测温精度可达到±0.1℃ 。
关键词：InSb-In共晶体薄膜；磁敏电阻器；双限温度开关
传感器课程设计
目 录
一、设计要求 ............................................. 1 二、方案设计 ............................................. 1 1、方案说明 ............................................. 1 2、方案论证 ............................................. 1 三、传感器工作原理 ....................................... 2
四、电路的工作原理 3
五、单元电路设计、参数计算和器件选择 ...................... 5 1、单元电路设计 ......................................... 5 2、参数计算 ............................................. 6 3、系统需要的元器件清单 ................................. 7 表2 元器件清单 .......................................... 7 六、总结 ................................................. 7
传感器课程设计
磁敏电阻传感器应用电路设计
一、设计要求
温度控制元件是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接控制温度的。InSb-In磁敏电阻器同其他热敏元件一样，具有很好的温度特性，用它制作的温度开关无论灵敏度、稳定性、可靠性都是很好的，而且，受环境因素影响小，结构简单紧凑。InSb-In磁敏电阻器的电阻值会随温度变化而发生很大的改变。随机抽取10只InSb-In磁敏电阻器对其温度特性进行测量，观察到其电阻值随温度呈指数变化的特点。用InSb-In共晶体薄膜磁敏电阻器(MR)制成的双限温度开关的温控机理和特性。
二、方案设计
1、方案说明
随机抽取10只InSb-In磁敏电阻器放进恒温箱中，恒温箱的温度设置为- 40~120℃ ，每隔5℃让恒温箱内温度恒定10min，并分别测量10只电阻器的阻值，得到InSb-In磁敏电阻器的阻值随温度变化的数据。
2、方案论证
温度控制器件是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接控制温度的。InSb-In 磁敏电阻是通过真空镀膜工艺获得的InSb-In 共晶体磁阻薄膜材料电阻。工艺使用三温区法控制成膜Sb的分子浓度较低、In的浓度较高的状态。在热处理过程的后半部分, 共晶点退化, 会析出In固相, 因此得到InSb 和In 混合的共晶体, 即InSb-In 共晶体,而且这种InSb-In 共晶体磁阻薄膜的磁阻特性曲线仍遵循单晶型InSb 的规律。
从InSb 能带角度看, 其禁带宽度很窄, 在t=0℃时, 导带和价带间的禁带宽度只有0. 23 eV。因此, 可以依靠热激发, 把满带中的电子激发到导带上去, 在导带中的电子就有导电作用。当温度增加时, 电子被激发, 载流子数目增加很快, 电导率可以增加几个数量级, 所以InSb 材料具有很大的负电阻温度系数。当InSb 中加入一定量杂质, 由于杂质附加能级的作用, 特别是在低温范围内, 当热激发还不足
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