Z-半導體敏感元件原理與應用(一)

Abstract: The photosensitive Z-element and magnetosensitive Z-element are introduced in this paper with their voltage and current characteristics, typical circuits, designing methods and application examples. The paper is a reference when user make use of the Z-element to design measuring system.

Keywords:Z-elements, Photo sensitive, Magnetosensitive,


一、 前言

光敏Z-元件是Z-半導體敏感元件產(chǎn)品系列中[3]重要品種之一。它具有與溫敏Z-元件相似的伏安特性，該元件也具有應用電路極其簡單、體積小、輸出幅值大、靈敏度高、功耗低、抗干擾能力強等特點。能提供模擬、開關和脈沖頻率三種輸出信號供用戶選擇。用它開發(fā)出的三端數(shù)字傳感器，不需要前置放大器、A/D或V/F變換器，就能與計算機直接通訊。該元件的技術參數(shù)符合QJ/HN002-1998的有關規(guī)定。

磁敏Z-元件是Z-半導體敏感元件產(chǎn)品系列中[3]第三個重要品種。它具有與溫敏Z-元件相似的伏安特性，該元件體積小，應用電路極其簡單，在磁場的作用下，能輸出模擬信號、開關信號和脈沖頻率信號，而且輸出信號的幅值大、靈敏度高、抗干擾能力強。

光敏、磁敏Z-元件及其三端數(shù)字傳感器，通過光、磁的作用，可實現(xiàn)對物理參數(shù)的測量、控制與報警。

二、 光敏Z-元件及其技術參數(shù)



圖1 電路符號與伏安特性
1． 光敏Z-元件的結構、電路符號及命名方法

光敏Z-元件是一種經(jīng)過重摻雜而形成的特種PN結，是一種正、反向伏安特性不對稱的兩端有源元件。
表1、光敏Z-元件的分檔代號與技術參數(shù)

圖1（a）為結構示意圖，圖1（b）為電路符號。元件引腳有標記的或尺寸較長的為“+”極。
該元件的命名方法分國內(nèi)與國際兩種：

國內(nèi)命名法：


響應波長代號 ：

1—0.4~1.2mm
2—0.2~1.2mm。

2． 光敏Z-元件的伏安特性曲線

圖1（d）為光敏Z-元件的的伏安特性曲線。在第一象限，OP段M1區(qū)為高阻區(qū)（幾十千歐~幾百千歐）。pf段M2區(qū)為負阻區(qū)，fm段M3區(qū)為低阻區(qū)（幾十千歐~幾百千歐）。其中Vth叫閾值電壓，表示在T(℃)時Z-元件兩端電壓的最大值。Ith叫閾值電流，是Z-元件與Vth對應的電流。Vf叫導通電壓，是M3區(qū)電壓的最小值。If叫導通電流，是對應Vf的電流，也是M3區(qū)電流的最小值。在第三象限為反向特性，反向電流IR是在無光照時反向電壓VR為25V時測量的，其值（微安級）很小。

3． 光敏Z-元件的分檔代號與技術參數(shù)

光敏Z-元件的分檔代號與技術參數(shù)見表1。其分檔代號按Vth值的大小排列。型號分二種，按其響應波長分。目前產(chǎn)品波長代號皆為1。