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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Ⅲ223

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