Z-半导体敏感元件原理与应用二

参见图13(c)。 

磁敏Z-元件的应用电路图12(a)，可以把Z-元件与RL互换位置，其输出信号是关于电源电压E的互补信号，参看表4-3，其信号变化幅度的绝对值DVO相等，前者输出信号是由低电平上升为高电平，后者输出信号是由高电平下降为低电平。 

十、 磁敏Z-元件特性与应用电路总结 


(a)电路                       (b)信号波形 
图14 流量传感器


(a)电路                       (b)信号波形 

图15 报警传感器
 磁敏Z-元件正向特性对磁场敏感，反向无磁敏特性。它的阈值点P(Vth，Ith)中，Vth为正磁系数，Ith有较小的负磁系数。磁敏Z-元件也有两个稳定的工作状态，即VZ≥Vth时工作在低阻M3区，当VZ十一、磁敏Z-元件应用示例

1． 流量脉冲传感器 

该流量传感器电路示于图14，这是一个RL与磁敏Z-元件串联的电路。Z-元件工作在M3区，电源电压E应大于（Vth +IthRL），使之在允许的工作温度范围内，能可靠地工作在M3区。

由N、S磁极构成的平行磁场固定在转盘上，当流体冲击转盘转动时，只在磁极罩在磁敏Z-元件上的一瞬间，输出端输出一个高电平VOH，磁极离去时，输出为低电平VOL。转盘上的磁
 

极对数根据实际需要选择，两个高电平的间隔时间tx是流量的函数，经过标定以后，可编成查表程序用低功耗单片机进行显示，并需要输出相应信号。 


图14电路还可以用来制做接触式电子转速表。转速表的接触式锥轴与磁极固定在一起，当磁极被锥轴代动一起旋转时，磁敏Z-元件在磁极作用下，输出与图14相同的信号，进行计数、显示。当N=1、S=1时，磁极对数为P=1，计数器的闸门信号为t，直接计数，显示的即是转速n[r/s] 

t=1/p(s) 

2． 报警传感器 

该报警传感器采用图15电路, 待机(安全状态)电平为高电平VOH=E-IZ2RL。 

被保护的物品(贵重文物、家电、门窗等)与磁极巧妙地固定在一起，使之罩在磁敏Z-元件上，输出信号为VOH表示正常待机，即安全状态。当被保护的物品被非法移位，致使磁极与Z-元件分开，输出信号由VOH变为VOL时，即发生了警情。用VOL信号去触发报警装置，发出声光报警信号或自动触发并送出特种远传报警寻求帮助，这些在技术上，都是非常容易实现的。磁敏Z-元件能以简单的电路实现诸多应用，应用示例很多，这里不再赘述。 

十二、磁敏Z-元件研究中存在的问题 

我们对磁敏Z-元件工作机理和特性的探讨做了大量工作，仍然有不少问题需要进一步探讨： 

1．磁场的磁力线与Z-元件管芯平面的法线垂直时灵敏度最高，但是，磁场改变了方向后和改变方向前两者灵敏度不等的现象，尚未找到答案。 

2．磁场由弱到强的变化，Vf的增加有跳跃式的变化，这种Z-元件在用于连续测量时就受到了限制。 


3．磁敏Z-元件Vth一般较大(>10V) ，Vth较小的(<10V)往往灵敏度又较低。研制小Vth高灵敏度低温漂的磁敏Z-元件是一项高投资、高风险、高技术的新的攻关课题。

Z-元件是一个全新的元件。无论是温敏、光敏、磁敏还是力敏，进一步提高其灵敏度改善其一致性和稳定性，对于我们来说都是一项新的攻关课题，欢迎业内同仁和专家共同努力，开创Z-元件研究的新纪元。


参考文献 

[1] V.Zotov,V.Bodrov, Small displacement sensors based on magnetosensitive Z-elements, Third Symposium on Measurement and control in Robotics ISMCR’93/Session Cm.IV-7, AMMA, Via Vela17, Torino, Italy, 1993. 

[2] V.Zotov,V.Bodrov, Novel semiconductor Sensitive elements based on the Z-effect intended for various robotic sensors and systems,2nd Symbosium on Measurement
 and control in Robotics ISMCR’92/p.p 723-728 

[3] 傅云鹏，Z-元件技术特性评述和应用展望，电子产品世界 1996年7期 

[4] 傅云鹏，赵振雁，王哲宁，Z-半导体敏感元件原理与应用-(1)，传器世界2001年2期 

[5] 周长恩等，Z-半导体敏感元件原理与应用-(2)，传器世界2001年4期 

[6] 王建林，Z-半导体敏感元件原理与应用-(3)，传器世界2001年6期 


The Review of Z-elements--—the Photosensitive Z-element , 
Magnetosensitive Z-element and their Application 


Abstract: The photosensitive Z-element and magnetosensitive Z-element are introduced in this paper with their voltage and current characteristics, typical 
circuits, designing methods and application examples. The paper is a reference when user
 make use of the Z-element to design measuring system. 

Keywords:Z-elements, Photo sensitive, Magnetosensitive, 

作者简介 

王建林：哈尔滨诺威克传感技术公司高级工程师，

地址：哈尔滨市南岗区美顺街38号（150090），电话：2333284

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