傳感器原理及其應(yīng)用

前言
第1章 緒論
1.1 傳感器的定義和組成
1.1.1 傳感器的定義
1.1.2 傳感器的組成
1.2 傳感器的分類
1.2.1 按傳感器檢測(cè)的量分類
1.2.2 按傳感器輸出的信號(hào)性質(zhì)分類
1.2.3 按傳感器的結(jié)構(gòu)分類
1.2.4 按傳感器的功能分類
1.2.5 按傳感器的能源分類
1.2.6 按傳感器的轉(zhuǎn)換原理分類
1.3 傳感器的特性與主要性能指標(biāo)
1.3.1 傳感器靜態(tài)特性與主要性能指標(biāo)
1.3.2 傳感器動(dòng)態(tài)特性
1.4 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)
1.4.1 開發(fā)新型傳感器
1.4.2 開發(fā)新材料
1.4.3 微型傳感器加工工藝的發(fā)展
1.4.4 傳感器多功能集成化發(fā)展
1.4.5 傳感器的智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
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第2章 磁傳感器概述
2.1 磁場(chǎng)概述
2.1.1 磁場(chǎng)的定義
2.1.2 磁場(chǎng)的分類
2.2 磁傳感器的定義和分類
2.2.1 磁傳感器的定義
2.2.2 磁傳感器的分類
2.3 磁傳感器的發(fā)展動(dòng)向及展望
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第3章 霍爾元件
3.1 霍爾效應(yīng)
3.2 霍爾元件及其效率
3.3 霍爾元件的設(shè)計(jì)
3.3.1 幾何尺寸對(duì)霍爾輸出電壓的影響
3.3.2 霍爾輸出電極寬度對(duì)霍爾輸出電壓的影響
3.3.3 霍爾元件的不等位電勢(shì)及其影響因素
3.4 霍爾元件的電磁特性
3.4.1 VH-B關(guān)系
3.4.2 VH-I關(guān)系
3.4.3 R-B關(guān)系
3.5 霍爾元件的溫度特性
3.5.1 一般分析
3.5.2 溫度補(bǔ)償
3.5.3 最大允許控制電流
3.6 霍爾元件的頻率特性
3.7 霍爾元件參數(shù)的測(cè)試方法
3.7.1 常用參數(shù)
3.7.2 測(cè)試方法
3.8 霍爾元件的應(yīng)用
3.8.1 磁鋼
3.8.2 無(wú)刷直流電機(jī)
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第4章 磁敏電阻
4.1 半導(dǎo)體磁阻效應(yīng)
4.1.1 物理磁阻效應(yīng)
4.1.2 幾何磁阻效應(yīng)
4.1.3 磁阻比特性
4.2 半導(dǎo)體磁敏電阻
4.2.1 磁敏電阻的材料
4.2.2 圓板型磁敏電阻
4.2.3 柵格狀磁敏電阻
4.2.4 InSb-NiSb共晶磁敏電阻
4.3 半導(dǎo)體磁敏電阻特性及其補(bǔ)償
4.3.1 磁敏電阻的特性參數(shù)
4.3.2 磁阻比特性
4.3.3 溫度特性
4.4 強(qiáng)磁性金屬磁敏電阻的工作原理與特性
4.4.1 強(qiáng)磁性金屬的磁阻效應(yīng)
4.4.2 強(qiáng)磁性金屬磁敏電阻的工作原理
4.4.3 磁場(chǎng)強(qiáng)度-輸出電壓特性
4.5 強(qiáng)磁性金屬磁敏電阻及其特性
4.5.1 元件的構(gòu)成
4.5.2 強(qiáng)磁性金屬磁敏電阻的工作特性
4.6 巨磁電阻的工作原理及其應(yīng)用
4.6.1 巨磁阻效應(yīng)
4.6.2 巨磁電阻的工作原理
4.6.3 Co/Cu/Co多層膜巨磁電阻
4.6.4 巨磁電阻的應(yīng)用
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第5章 磁敏二極管
5.1 磁敏二極管工作原理
5.2 磁敏二極管的設(shè)計(jì)原則
5.2.1 材料選擇
5.2.2 尺寸選擇
5.3 磁敏二極管的制備工藝
5.3.1 鍺磁敏二極管的制備工藝
5.3.2 硅磁敏二極管制備工藝
5.4 磁敏二極管特性與測(cè)試方法
5.4.1 磁靈敏度及其測(cè)試方法
5.4.2 輸出電壓隨磁場(chǎng)變化的特性
5.4.3 溫度特性
5.4.4 頻率特性
5.4.5 噪聲
5.5 溫度補(bǔ)償方法
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第6章 磁敏三極管
6.1 磁敏三極管的工作原理
6.2 磁敏三極管的設(shè)計(jì)原則
6.3 磁敏三極管的制備工藝
6.3.1 鍺磁敏三極管的制備工藝
6.3.2 硅磁敏三極管3CCM的制備工藝
6.3.3 采用MEMS技術(shù)制造硅磁敏三極管
6.4 磁敏三極管的特性與測(cè)試方法
6.4.1 磁靈敏度
6.4.2 溫度特性
6.4.3 頻率特性
6.5 磁敏三極管的溫度補(bǔ)償方法
6.5.1 差分補(bǔ)償方法
6.5.2 用三極管做溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?br />參考文獻(xiàn)
第7章 其他磁傳感器
7.1 韋根德元件
7.1.1 韋根德效應(yīng)和韋根德元件
7.1.2 韋根德元件應(yīng)用舉例
7.2 約瑟夫遜超導(dǎo)量子干涉元件
7.2.1 正常電子的隧道效應(yīng)
7.2.2 約瑟夫遜效應(yīng)
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第8章 壓電效應(yīng)與壓阻效應(yīng)
8.1 壓電效應(yīng)
8.1.1 應(yīng)力的概念
8.1.2 應(yīng)變的概念
8.1.3 正應(yīng)力與正應(yīng)變的概念
8.1.4 切應(yīng)力與切應(yīng)變的概念
8.1.5 應(yīng)力張量和應(yīng)變張量的概念
8.1.6 應(yīng)變分量與位移分量之間的關(guān)系
8.1.7 石英晶體的介電性質(zhì)
8.1.8 石英晶體的壓電效應(yīng)
8.2 壓阻效應(yīng)
8.2.1 壓阻系數(shù)
8.2.2 液體靜壓強(qiáng)作用下的效應(yīng)
8.2.3 單軸拉伸或壓縮下的壓阻效應(yīng)
8.2.4 壓阻效應(yīng)的應(yīng)用
8.2.5 影響壓阻系數(shù)大小的因素
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第9章 彈性元件的力學(xué)分析
9.1 梁式彈性元件分析
9.1.1 梁式彈性元件正應(yīng)力
9.1.2 彎矩和剪力
9.2 對(duì)稱載荷下的圓板彎曲
9.3 圓板應(yīng)力和位移的確定
9.4 矩形板的彎曲
9.5 硅彈性膜片形狀的選擇
參考文獻(xiàn)
第10章 壓電式傳感器
10.1 壓電式加速度傳感器
10.1.1 工作原理
10.1.2 靈敏度
10.1.3 頻響特性
10.1.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
10.1.5 應(yīng)用
10.2 壓電式力傳感器和壓力傳感器
10.2.1 壓電式力傳感器
10.2.2 壓電式壓力傳感器
10.3 壓電式傳感器的誤差
10.3.1 環(huán)境溫度的影響
10.3.2 環(huán)境濕度的影響
10.3.3 橫向靈敏度
10.3.4 電纜噪聲
10.3.5 接地回路噪聲
參考文獻(xiàn)
第11章 壓阻式傳感器
11.1 壓阻式壓力傳感器
11.1.1 壓阻系數(shù)
11.1.2 壓阻式壓力傳感器原理
11.2 壓阻式加速度傳感器
11.3 壓阻式傳感器的輸出
11.3.1 恒壓源供電
11.3.2 恒流源供電
11.4 擴(kuò)散電阻的阻值與幾何尺寸的確定
11.5 溫度漂移的補(bǔ)償
11.5.1 傳感器零位溫漂的補(bǔ)償
11.5.2 傳感器靈敏度溫漂的補(bǔ)償
11.5.3 最佳靈敏度溫度補(bǔ)償原理分析
11.5.4 非對(duì)稱基區(qū)梳狀晶體管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)
第12章 電容式傳感器
12.1 工作原理及結(jié)構(gòu)類型
12.2 主要特性
12.2.1 特性曲線、靈敏度、非線性
12.2.2 等效電路
12.2.3 高阻抗、小功率特性
12.2.4 靜電引力
12.3 電容式壓力傳感器性能指標(biāo)簡(jiǎn)介
12.4 電容式加速度傳感器性能指標(biāo)簡(jiǎn)介
12.5 溫度誤差分析
12.5.1 溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸的影響
12.5.2 溫度變化對(duì)介質(zhì)介電常數(shù)的影響
12.6 絕緣和屏蔽問(wèn)題
12.6.1 絕緣問(wèn)題
12.6.2 屏蔽問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第13章 硅各向異性腐蝕技術(shù)
13.1 硅各向異性腐蝕技術(shù)簡(jiǎn)介
13.2 硅各向異性腐蝕技術(shù)工藝規(guī)范
13.3 EPW各向異性腐蝕工藝
13.3.1 EPW腐蝕液
13.3.2 最佳濃度的確定
13.3.3 實(shí)驗(yàn)與工藝流程
13.4 KOH各向異性腐蝕工藝
13.4.1 腐蝕設(shè)備
13.4.2 氫氧化鉀溶液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
13.5 TMAH單晶硅各向異性腐蝕技術(shù)
13.5.1 應(yīng)用說(shuō)明
13.5.2 TMAH的性質(zhì)
13.5.3 實(shí)驗(yàn)裝置
13.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
13.5.5 結(jié)論
13.6 硅各向異性腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論解釋
參考文獻(xiàn)
第14章 傳感器集成化
14.1 傳感器的集成化簡(jiǎn)介
14.2 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)MOSFETs壓/磁多功能傳感器基本結(jié)構(gòu)
14.3 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)MOSFETs壓/磁多功能傳感器制作工藝
14.4 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)p-MOSFET特性
14.4.1 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)p-MOSFET基本結(jié)構(gòu)
14.4.2 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)p-MOSFETI-V特性
14.5 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)MOSFETs壓/磁多功能傳感器壓敏特性研究
14.6 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)MOSFETs壓/磁多功能傳感器磁敏特性
14.7 納米硅/單晶硅異質(zhì)結(jié)MOSFETs壓/磁多功能傳感器壓/磁特性
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第15章 傳感器CAD
15.1 磁傳感器ATLAS模擬仿真
15.1.1 ATLAS
15.1.2 硅磁敏二極管磁特性仿真
15.1.3 硅磁敏三極管ATLAS模擬仿真
15.2 IntelliSuite
15.2.1 3DBuilder
15.2.2 硅各向異性腐蝕模擬
15.2.3 MEMS工藝模擬
15.3 壓力傳感器仿真
15.3.1 ANSYS
15.3.2 ANSYS仿真過(guò)程
15.3.3 壓力傳感器仿真實(shí)例
參考文獻(xiàn)
附錄Ⅰ 壓阻系數(shù)
附錄Ⅱ 應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系——彈性定律
附錄Ⅲ 國(guó)外壓力傳感器和加速度傳感器主要性能指標(biāo)
附錄Ⅳ 國(guó)際單位制主要單位及換算表