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元器件科普 | 敏感元件是什么?敏感元件分类介绍!

468 2022-03-21 来源: 网络 作者: IC小编

敏感元件在电子元器件这个大家族中似乎比较低调,平时接触到的不是很多,但是敏感元件也有着不可取代的功能作用,本文给大家介绍的就是这种元器件。

首先来了解一下敏感元件的基本概念,敏感元件指能够灵敏地感受被测变量并做出响应的元件,是传感器中能直接感受被测量的部分。具体来说,它是一种能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息,并将其转变为电信息的特种电子元件,这种元件通常是利用材料的某种敏感效应制成的。


敏感元件


敏感元件按输入与输出关系可归纳为两类:一类是缓变型,另一类是突变型。前者的输出信号在一较宽的范围内随输入信号的增大而逐渐增加或减小,后者在输入信号的某个很窄的范围内有突变反应,在此范围外变化较小。对敏感元件的基本要求是:灵敏度、稳定性和可靠性高,互换性和生产重复性好,在某些情况下还要求有高的响应速率。

敏感元件的分类

敏感元件可以分成热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件及湿敏元件等,接下来将为大家逐一介绍,由于篇幅有限,每种元件只能简单讲解一下。

热敏元件

热敏元件是利用某些物体的物理性质随温度变化而发生变化的敏感材料制成。例如:易熔合金或热敏绝缘材料、双金属片、热电偶、热敏电阻、半导体材料等。定温、差定温探头各级灵敏度探头的动作温度分别不大于1级62℃、2级70℃、3级78℃。


热敏元件


光敏元件

特征参数随外界光辐射的变化而明显改变的敏感元件。基于半导体光电效应的光电转换传感器,又称光电敏感器。采用光、电技术能实现无接触、远距离、快速和精确测量,因此半导体光敏元件还常用来间接测量能转换成光量的其他物理或化学量。半导体光敏元件按光电效应的不同而分为光导型和光生伏打型(见光电式传感器)。光导型即光敏电阻,是一种半导体均质结构。半导体光敏元件的主要参数和特性有灵敏度、探测率、光照率、光照特性、伏安特性、光谱特性、时间和频率响应特性以及温度特性等,它们主要由材料、结构和工艺决定。半导体光敏元件广泛应用于精密测量、光通信、计算技术、摄像、夜视、遥感、制导、机器人、质量检查、安全报警以及其他测量和控制装置中。


光敏元件


气敏元件

电参数随外界气体种类和浓度变化而变化的敏感元件。气敏元件的气敏效应机理尚处于探索阶段。一般认为,气体的吸附和解吸会导致半导体表面能带结构的畸变,使宏观电阻值发生变化。半导体气敏元件灵敏度高、结构简单、使用方便、价格低廉,自60年代问世以来发展迅速。许多氧化物材料如ZnO、SnO2、Fe2O3、Cr2O3、MgO、NiO等都有气敏效应。一般最常用的气敏材料有SnO2和ZnO,它们的检测灵敏度和温度有关。气敏元件的主要应用领域在防灾报警、防止公害、检测计量等方面。


气敏元件


力敏元件

电参数随外界压力改变而变化的敏感元件。力敏元件种类繁多,如电阻式、电容式、压电式等,最常见的是金属应变计和半导体应变计。金属应变计是受外力的作用使金属箔和金属丝伸长或缩短,使电阻值发生变化来完成信息转换功能的。应变材料多采用铜、镍等金属和合金。半导体应变计是利用半导体材料的压阻效应制成的。N型硅的电阻值随压强的变化。在压强约为20吉帕以下时,N型硅的电阻值随压强的变化呈线性。利用这一线性段可制成半导体应变计。半导体应变计又可分为体型和扩散型两种。扩散型半导体应变计利用半导体平面工艺制成,性能优良,具有很大的发展前途。


力敏元件


磁敏元件

一种磁电转换元件,包括霍尔元件、磁阻元件、磁敏二极管、磁敏晶体管等。霍尔元件也称为霍尔发生器,是利用霍尔效应制成的半导体器件。霍尔元件的磁灵敏度用某一给定控制电流条件下的霍尔电压与磁感应强度的比值为单位。磁阻元件是利用半导体材料的磁阻效应工作的。它的磁灵敏度称为磁阻系数,即磁阻元件在某一磁场强度下的电阻值与零磁场时电阻值之比。利用磁场为媒介,磁敏元件可用于测量位移、振动、压力、角度、转数、速度、加速度、流量、电流、电功率等物理量。


磁敏元件


湿敏元件

电参数随环境湿度变化而变化的敏感元件。湿敏元件包括电解质湿敏元件、有机高分子膜湿敏元件、金属氧化物湿敏元件和陶瓷湿敏元件等。湿敏电阻器的灵敏度以相对湿度变化 1%时的电阻值变化率来表示。多数湿敏电阻器的电阻值随湿度增加而减小,这类湿敏电阻器称为负特性湿敏电阻器。也有少数湿敏电阻器的电阻值随湿度增加而增加。湿敏元件主要用于湿度测量和控制,按测湿范围可分为高湿型、低湿型、全湿型三类。它在气象、食品、纺织、轻工部门和环境空调、仓库设施中获得广泛的应用。


湿敏元件


以上就是关于敏感元件的概念介绍以及分类情况介绍,希望此文能够帮助您更全面地了解敏感元件,如果觉得本文对您有所帮助,请持续关注“IC先生”网站以及“IC先生”微信公众号,我们将给您带来更多新闻资讯和知识科普!

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