传感器及其工作原理.ppt

课标定位
学习目标：1.知道什么是传感器．
2．知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔元件．
3．知道传感器的工作原理．
重点难点：对传感器工作原理的理解． 课前自主学案二、光敏电阻
1．特点：电阻值随光照增强而______．
2．原因分析：光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子___，导电性能___；随着光照的增强，载流子______，导电性______．
3．作用：把__________这个光学量转换为______这个电学量．三、热敏电阻和金属热电阻四、霍尔元件
1．组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N,就成为一个霍尔元件．
2．原理：E、F间通入恒定的电流
I，同时外加与薄片垂直的磁场B时,薄片中的载流子就在______力作用下,向着与______和______都垂直的方向漂移，使M、N间出现______(如图6－1－1所示)．3．霍尔电压：UH＝______，d为薄片厚度，k为霍尔系数．一个霍尔元件的d、k为定值，若保持I恒定，则UH的变化就与B成______．
4．作用：把____________这个磁学量转换为_____这个电学量．核心要点突破2．热敏电阻的两种型号及其特性
热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件．在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增大的是正温度系数(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．3．热敏电阻的用途
热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于：
(1)利用电阻——温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；
(2)利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；
(3)利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面等．4．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，称为金属热电阻．如图6－1－2中的(2)为金属导线电阻—温度特性曲线．
相比而言，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大,而热敏电阻的灵敏度较好．
特别提醒：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测量范围大，而热敏电阻的灵敏度较高．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.如图6－1－3为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是()

图6－1－3A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的
B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的
C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
解析：选BD.热敏电阻是由半导体材料制成的，其稳定性差，测温范围小，但灵敏度高，其电阻随着温度的升高而减小．金属电阻阻值随温度的升高而增大，图线1是金属电阻，图线2是热敏电阻．二、霍尔元件
1．霍尔元件
如图6－1－4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．

图6－1－42．霍尔效应的原理
外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左右两侧会形成稳定的电压．特别提醒：判断电势高低时首先明确载流子是正电荷还是负电荷．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．霍尔元件能转换哪个物理量()
A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量
B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
C．把力这个力学量转换成电压这个电学量
D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
答案：B如图6－1－5所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当光照射到R3上的光强度增大时()
A．电压表的示数增大
B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压增大【思路点拨】光敏电阻有随着光照强度的增强而阻值减小的特征，由闭合电路欧姆定律及串并联的分压、分流原理对电路进行动态分析．【自主解答】当照射光强度增大时，光敏电阻R3的阻值变小，R3与L串联后再与R2并联的总电阻值变小、干路中总电流变大，R1两端电压变大，A正确；R2两端电压减小，通过R2的电流减小，B正确；总电流变大，通过R2的减小，所以通过小灯泡L的电流变大，灯泡变亮，功率增大，C正确．因为干路中电流变大，内电压变大，路端电压变小，D错误．故选ABC.
【答案】ABC【规律总结】考查光敏电阻，常与直流电路相联系．串并联电路的特点、动态分析成为这一类问题考查的热点内容．变式训练1如图6－1－6所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则()

图6－1－6A．R3的电阻变小