Z-半导体敏感元件原理与应用(一)

本文重点介绍光敏Z-元件、磁敏Z-元件的特性、典型应用电路、设计方法和应用示例，供广大用户利用光、磁敏Z-元件进行应用开发时参考。  关健词：Z-元件、光敏Z-元件、磁敏Z-元件、传感器  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-半导体敏感元件产品系列中[3]重要品种之一。它具有与温敏Z-元件相似的伏安特性，该元件也具有应用电路极其简单、体积小、输出幅值大、灵敏度高、功耗低、抗干扰能力强等特点。能提供模拟、开关和脉冲频率三种输出信号供用户选择。用它开发出的三端数字传感器，不需要前置放大器、A/D或V/F变换器，就能与计算机直接通讯。该元件的技术参数符合QJ/HN002-1998的有关规定。  磁敏Z-元件是Z-半导体敏感元件产品系列中[3]第三个重要品种。它具有与温敏Z-元件相似的伏安特性，该元件体积小，应用电路极其简单，在磁场的作用下，能输出模拟信号、开关信号和脉冲频率信号，而且输出信号的幅值大、灵敏度高、抗干扰能力强。  光敏、磁敏Z-元件及其三端数字传感器，通过光、磁的作用，可实现对物理参数的测量、控制与报警。  二、  光敏Z-元件及其技术参数  图1  电路符号与伏安特性  1．  光敏Z-元件的结构、电路符号及命名方法  光敏Z-元件是一种经过重掺杂而形成的特种PN结，是一种正、反向伏安特性不对称的两端有源元件。  表1、光敏Z-元件的分档代号与技术参数  图1（a）为结构示意图，图1（b）为电路符号。元件引脚有标记的或尺寸较长的为“+”极。  该元件的命名方法分国内与国际两种：  国内命名法：  响应波长代号  ：  1—0.4~1.2mm  2—0.2~1.2mm。  2．  光敏Z-元件的伏安特性曲线  图1（d）为光敏Z-元件的的伏安特性曲线。在第一象限，OP段M1区为高阻区（几十千欧~几百千欧）。pf段M2区为负阻区，fm段M3区为低阻区（几十千欧~几百千欧）。其中Vth叫阈值电压，表示在T(℃)时Z-元件两端电压的最大值。Ith叫阈值电流，是Z-元件与Vth对应的电流。Vf叫导通电压，是M3区电压的最小值。If叫导通电流，是对应Vf的电流，也是M3区电流的最小值。在第三象限为反向特性，反向电流IR是在无光照时反向电压VR为25V时测量的，其值（微安级）很小。  3．  光敏Z-元件的分档代号与技术参数  光敏Z-元件的分档代号与技术参数见表1。其分档代号按Vth值的大小排列。型号分二种，按其响应波长分。目前产品波长代号皆为1。