电子系统概论 第七讲 半导体传感器及其应用

半导体传感器及其应用电子系统集成研究所高明煜半导体传感器及其应用一、触摸感应传感器目前常用的触摸感应传感器，按不同的感应原理有：Ａ、电容式Ｂ、电阻式Ｃ、电场式Ｄ、光电式１、电容式感应传感器电容感应传感器已大量应用于触摸屏、家电产品、消费娱乐类电子产品中。目前主要生产厂家有ＡＴＭＥＬ公司。典型芯片有ＱＴ１０８０，ＴＳ０８,MPR084,QT4120等dAA.单点感应式ＱＴ１０８０可有两种输出方式：１、按位输出如按下键１，则ＯＵＴ１输出高电平。２、按ＢＣＤ编码输出，在ＯＵＴ０－ＯＵＴ２输出３、有键下时ＤＥＴＥＣＴＯＵＴ端置高廚房家電用品家電LCDTV/LCDMonitor实际应用时按键下材料须为非金属材料，如玻璃、塑料．材料厚度为１ＣＭ以下，厚度增大键帽尺寸也应相应增大．B、电容触摸屏感应芯片电容触摸屏有单点式和多点式触控,主要生产企业有ATMEL、MXIAM、ST等公司生产。下面介绍ATMELQT4120单点式触摸IC2、电阻式二、磁场传感器单片集成化磁场传感器内部集成有磁场测量用的传感器（如磁敏电阻、霍尔元件和信号调理电路），不仅可用于测量磁场强度和磁场密度等磁量，还可用来测量频率和相位，以及振动、位移和转速等非电量。磁场传感器有单轴、双轴及三轴之分。主要生产公司有Honeywell、Analog、ST、Allegro、Melexis、Austrimicrosystems等。1、AD22151磁场传感器（霍尔效应）主要技术指标：A、电源电压VCC：4.5—5.5VB、电源电流:6mAC、线性输出范围（10%--90%）VCCD、输出灵敏度：0.4mV/GsE、非线性误差：±0.1%FSF、磁敏元件对温度很敏感，因此内部必须有正负温度补偿电路，否则由于严重非线性，很难实用。该芯片主要用于汽车领域，如油门踏板位置检测芯片内置热敏电阻温度传感器、温度补偿放大器、可调电流源、霍尔元件、开关式调制器、放大器、解调器、输出放大器等。ＴＣ１、ＴＣ２为正温度系数补偿ＴＣ３为负温度系数补偿ＧＡＩＮ为传感器外接增益电阻端ＲＥＦ为内部基准电压产生端：ＶＣＣ／２实际使用时，根据增益和温度补偿情况确定Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４电阻值２、磁阻式传感器技术特点：•桥电阻：0.8-1.5k•测量范围：－６－＋６Ｇs•磁场分辨率１２０μＧs•灵敏度:0.8-1.2mV/Gs•非线性误差:1.8%•桥路电压：１.8-20V•带宽：５ＭＨz１０００系列是弱磁传感器，要测量更大的磁场可用１５００系列．ＨＭＣ１０５０系列磁场传感器内部结构等效电路如下图所示，它包括１－３个ＷＥＳＴＩＮＧ电桥（８００－１５００Ω）和两个采用集成工艺制作的线圈，其中一个是补偿线圈（３．５Ω），另一个是置位和复位线圈（２Ω）。当线圈上有电流通过时，所产生的磁场就耦合到ＭＲ电桥上，这两个线圈具有磁场信号调理功能．ＭＲ电桥是将坡莫合金薄膜覆盖在硅晶片上制成的．接上电源后，传感器能够测量沿敏感轴方向的环境磁场或外加磁场．当外部磁场施加于传感器时，就可改变磁敏电阻的电阻值，产生电阻变化率（ΔＲ／Ｒ），使ＭＲ电桥输出一个随外部磁变化的电压信号Ｖ０A、低成本电子罗盘应用：B、电流检测应用:三轴电子罗盘应用：三、ＭＥＭＳ传感器１、压力传感器压力传感器主要有Infineon、Freescale、Honeywell、GE等公司生产，典型芯片有：ＳＰ１２硅压力传感器内部包括:由压敏电阻构成的传感单元、温度补偿器、信号调理电路、AD转换器等组成。无线传输的轮胎压力检测模块：２、加速度传感器三轴加速度传感器目前除广泛用于汽车领域外，已大量用于无线鼠标、iPhone手机、游戏机等消费产品中。主要生产公司有Freescale、ST、Infineon等。加速度传感器实际应用电路：3、三轴陀螺传感器4、惯性传感器惯性传感器是三轴陀螺仪传感器和加速度传感器的组合,目前主要用于导弹等军事领域,民用主要用于GPS导航器、游戏机等消费电子产品中.5、MICROPHONE