第一章 传感器的一般特性 1
1.1 传感器的定义和组成 1
1.1.1 传感器的定义和重要性 1
1.1.2 传感器的组成 1
1.2 传感器的静态特性 2
1.3 传感器的准确度 11
1.4 力学量传感器的种类及其性能 12
第二章 磁传感器概述 14
2.1 磁传感器的定义和分类 14
2.2 磁传感器的发展动向及展望 16
第三章 霍尔元件 19
3.1 霍尔效应 19
3.2 霍尔元件及其效率 21
3.3 霍尔元件的设计 24
3.3.1 几何尺寸对霍尔输出电压的影响 24
3.3.2 霍尔电压电极宽度对霍尔输出电压的影响 27
3.3.3 霍尔元件的不等位电势及其影响因素 28
3.4 霍尔元件的电磁特性 28
3.4.1 VH-B关系 29
3.4.2 VH-I关系 29
3.4.3 R-B关系 30
3.5 霍尔元件的温度特性 30
3.5.1 一般分析 30
3.5.2 温度补偿 32
3.5.3 最大允许控制电流 34
3.6 霍尔元件的频率特性 35
3.7 霍尔元件参数的测试方法 36
3.7.1 常用参数 36
3.7.2 测试方法 37
3.8 霍尔元件的应用 39
3.8.1 磁钢 39
3.8.2 无刷直流电机 41
参考文献 43
第四章 磁敏电阻 44
4.1 半导体磁阻效应 44
4.1.1 物理磁阻效应 44
4.1.2 几何磁阻效应 45
4.1.3 磁阻比特性 46
4.2 半导体磁敏电阻 47
4.2.1 磁敏电阻的材料 47
4.2.2 圆板型磁敏电阻 48
4.2.3 栅格状磁敏电阻 48
4.2.4 InSb-NiSb共晶磁敏电阻 50
4.3 特性及其补偿 52
4.3.1 磁敏电阻的特性参数 52
4.3.2 磁阻比特性 52
4.3.3 温度特性 53
4.4 强磁性金属磁敏电阻的工作原理 54
4.4.1 强磁性金属的磁阻效应 54
4.4.2 强磁性金属磁敏电阻的工作原理 55
4.4.3 磁场强度——输出电压特性 57
4.5 强磁性金属磁敏电阻及其特性 57
4.5.1 元件的构成 57
4.5.2 强磁性金属磁敏电阻的工作特性 59
第五章 磁敏二极管 62
5.1 磁敏二极管工作原理 62
5.2 磁敏二极管的设计原则 67
5.2.1 材料选择 67
5.2.2 尺寸选择 67
5.3 磁敏二极管的制备工艺 69
5.3.1 锗磁敏二极管的制备工艺 69
5.3.2 硅磁敏二极管制备工艺 70
5.4 磁敏二极管特性与测试方法 71
5.4.1 磁灵敏度及其测试方法 71
5.4.2 输出电压随磁场变化的特性 73
5.4.3 温度特性 74
5.4.4 频率特性 75
5.4.5 噪声 76
5.5 温度补偿方法 76
参考文献 81
第六章 磁敏三极管 82
6.1 磁敏三极管的工作原理 82
6.2 磁敏三极管的设计原则 86
6.3 磁敏三极管的制备工艺 87
6.3.1 锗磁敏三极管的制备工艺 87
6.3.2 硅磁敏三极管3CCM的制备工艺 88
6.3.3 采用MEMS技术制造硅磁敏三极管 88
6.4 磁敏三极管的特性与测试方法 92
6.4.1 磁灵敏度 92
6.4.2 温度特性 94
6.4.3 频率特性 96
6.5 磁敏三极管的温度补偿方法 97
6.5.1 差分补偿方法 97
6.5.2 用三极管做温度补偿的方法 97
6.5.3 在无触点开关方面的应用 98
参考文献 99
第七章 其他磁传感器 100
7.1 韦根德元件 100
7.1.1 韦根德效应和韦根德元件 100
7.1.2 韦根德元件应用举例 101
7.2 约瑟夫逊效应 103
7.2.1 直流的约瑟夫逊效应 105
7.2.2 磁场对直流约瑟夫逊效应的影响 105
第八章 压电效应与压阻效应 107
8.1 压电效应 107
8.1.1 应力的概念 107
8.1.2 应变的概念 107
8.1.3 正应力与正应变的概念 107
8.1.4 切应力与切应变的概念 109
8.1.5 应力张量和应变张量的概念 109
8.1.6 应变分量与位移分量之间的关系 110
8.1.7 石英晶体的介电性质 111
8.1.8 石英晶体的压电效应 115
8.2 压阻效应 119
8.2.1 压阻系数 120
8.2.2 液体静压强作用下的效应 122
8.2.3 单轴拉伸或压缩下的压阻效应 124
8.2.4 压阻效应的应用 126
8.2.5 影响压阻系数大小的因素 129
第九章 弹性元件的力学分析 130
9.1 梁式弹性元件分析 130
9.1.1 梁式弹性元件正应力 130
9.1.2 弯矩和剪力 132
9.2 对称载荷下的圆板弯曲 132
9.3 圆板应力和位移的确定 136
9.4 矩形板的弯曲 139
9.5 硅弹性膜片形状的选择 140
第十章 压电式传感器 142
10.1 压电式加速度传感器 142
10.1.1 工作原理 142
10.1.2 灵敏度 142
10.1.3 频响特性 144
10.1.4 结构特点 148
10.1.5 应用 150
10.2 压电式力传感器和压力传感器 150
10.2.1 压电式力传感器 150
10.2.2 压电式压力传感器 151
10.3 压电式传感器的误差 154
10.3.1 环境温度的影响 154
10.3.2 环境湿度的影响 156
10.3.3 横向灵敏度 156
10.3.4 电缆噪声 157
10.3.5 接地回路噪声 158
第十一章 压阻式传感器 159
11.1 压阻式压力传感器 159
11.1.1 压阻系数 159
11.1.2 压阻式压力传感器原理 160
11.2 压阻式加速度传感器 165
11.3 压阻式传感器的输出 166
11.3.1 恒压源供电 166
11.3.2 恒流源供电 167
11.4 扩散电阻的阻值与几何尺寸的确定 167
11.5 温度漂移的补偿 169
11.5.1 传感器零位温漂的补偿 170
11.5.2 传感器灵敏度温漂的补偿 171
11.5.3 最佳灵敏度温度补偿原理分析 172
11.5.4 非对称基区梳状晶体管的结构设计 174
第十二章 电容式传感器 179
12.1 工作原理及结构型式 179
12.2 主要特性 180
12.2.1 特性曲线、灵敏度、非线性 180
12.2.2 等效电路 184
12.2.3 高阻抗、小功率特性 184
12.2.4 静电引力 185
12.3 电容式压力传感器性能指标简介 187
12.4 电容式加速度传感器性能指标简介 189
12.5 温度误差分析 190
12.5.1 温度变化对结构尺寸的影响 190
12.5.2 温度变化对介质介电常数的影响 191
12.6 绝缘和屏蔽问题 192
12.6.1 绝缘问题 192
12.6.2 屏蔽问题 193
第十三章 硅各向异性腐蚀技术 195
13.1 硅各向异性腐蚀技术简介 195
13.2 硅各向异性腐蚀技术工艺规范 196
13.3 EPW各向异性腐蚀工艺 199
13.3.1 EPW腐蚀液 199
13.3.2 最佳浓度的确定 200
13.3.3 实验与工艺流程 203
13.4 KOH各向异性腐蚀工艺 203
13.4.1 腐蚀设备 204
13.4.2 氢氧化钾溶液的实验结果 204
13.5 实验结果的理论解释 206
附录Ⅰ 压阻系数 211
附录Ⅱ 应力与应变的关系-弹性定律 216
附录Ⅲ 223
附录Ⅳ 国际单位制主要单位及换算表 224
附录Ⅴ 主要压力单位换算表 227
参考文献 228
第十四章 温（热）敏元器件 231
14.1 温（热）敏元器件概述 231
14.2 热敏瓷和热敏电阻的分类 234
14.3 负温度系数热半导瓷电阻 235
14.3.1 NTC热敏陶瓷的发展 235
14.3.2 NTC热敏电阻的阻温特性和导电机理 236
14.3.3 NTC热敏半导体陶瓷 237
14.3.4 NTC热敏陶瓷的制造工艺 244
14.3.5 NTC热敏电阻的应用 245
14.4 正温度系数热敏半导瓷电阻 246
14.4.1 钛酸钡热敏电阻和阻温特性 246
14.4.2 BaTiO3PTC热敏电阻材料 248
14.4.3 BaTiO3热敏电阻的应用 251
14.5 温敏二极管及其应用 253
14.5.1 工作原理 253
14.5.2 基本特性 254
参考文献 259
第十五章 温敏晶体管与温敏集成电路及其应用 260
15.1 工作原理和基本电路 260
15.1.1 基极-发射极电压的温度特性 260
15.1.2 基本电路 261
15.2 典型应用 262
15.3 集成电路温度传感器 264
15.3.1 PTAT核心电路 265
15.3.2 电流输出型温度传感器 267
参考文献 271