1传感器及其工作原理[学习目标]1.了解传感器的定义，感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义．2.知道将非电学量转化为电学量的意义．(重点)3.了解光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的性能、工作原理及作用．(重点、难点)一、传感器1．传感器的定义能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．2．非电学量转换为电学量的意义把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制．3．注意(1)传感器的发展十分迅速，其品种已达数万种，我们学习了解的只是最基本的几种而已．(2)不能认为传感器输出的一定是电信号．二、光敏电阻1．特点：光照越强，电阻越小．2．原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．3．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．三、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线．甲乙2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．3．热敏电阻与金属热电阻的区别热敏电阻金属热电阻特点电阻随温度的变化而变化且非常明显电阻率随温度的升高而增大制作材料半导体金属导体优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．四、霍尔元件1．构造：如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件．2．工作原理：在E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH.3．霍尔电压：UH＝k.(1)其中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关．(2)一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比．4．作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．[说明]霍尔电压的推导设上图中MN方向长度为l2，则q＝qvB.根据电流的微观解释，I＝nqSv，整理后，得UH＝.令k＝，则UH＝k.UH与B成正比，因此霍尔元件能把磁学量转换成电学量．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)所有传感器的材料都是由半导体材料做成的．(×)(2)传感器是把非电学量转换为电学量的元件．(√)(3)随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(×)(4)只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．(×)(5)霍尔元件工作时，产生的电压与外加的磁感应强度成正比．(√)2．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度地减小，则这种元件使用的材料可能是()A．金属导体B．绝缘体C．半导体D．超导体C[金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小．]3．关于传感器及其作用，下列说法正确的是()A．传感器一定是把非电学量转换为电学量B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制D．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器C[传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器．]传感器的原理和分类1.传感器的核心元件(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等．(2)转换元件：也称为传...
