磁敏感測器是利用半導體材料中的自由電子或空穴隨磁場改變其運動方向這一特性而製成的感測器件。磁敏感測器一般被用來檢測磁場的存在、變化、方向以及磁場強弱，以及可引起的磁場變化物理量。目前的感測器的品種很多，例如霍爾器件，磁敏二極體、三極體，半導體型磁敏電阻器件，以及amr、gmr磁敏感測器，gmi（巨磁阻抗）感測器等。
磁敏感測器的理論基礎是霍爾效應或磁阻效應
1. 霍爾效應
在霍爾片（霍爾片是一塊矩形半導體薄片，一般採用n型的鍺、銻化銦和砷化銦等半導體單晶材料製成，霍爾片一般用非磁性金屬、陶瓷或環氧樹脂封裝。）的兩端通以控制電流i，在它的垂直方向上施加磁感應強度為b的磁場，則在霍爾片的另兩側面會產生與i和b的乘積成比例的電動勢（霍爾電勢或稱霍爾電壓）。霍爾電勢uh，其大小可用下式表示：
式中：——霍爾常數（m3／c）
i——控制電流
b——磁感應強度
d——霍爾元件厚度
令： 為霍爾元件的靈敏度。它是表徵對應於單位磁感應強度和單位控制電流時輸出霍爾電壓大小的乙個重要引數，一般要求它越大越好。
kh與元件材料的性質和幾何尺寸有關。由於半導體（尤其是n型半導體）的霍爾常數rh要比金屬的大得多，所以在實際應用中，一般都採用n型半導體材料做霍爾元件。元件的厚度d對靈敏度的影響也很大，元件越薄，靈敏度就越高。
建立霍爾效應所需的時間很短（約10-12～10-14s），因此控制電流用交流時，頻率可以很高（幾千兆赫）。
2. 磁阻效應
將一載流導體置於外磁場中，除了產生霍爾效應外，其電阻也會隨磁場而變化。這種現象稱為磁致電阻效應
當溫度恆定時，在弱磁場範圍內，磁阻與磁感應強度b的平方成正比。對於只有電子參與導電的最簡單的情況，理論推出磁阻效應的表示式為：
式中 b——磁感應強度
——電子遷移率
——零磁場下的電阻率
——磁場強度為b時的電阻率
磁阻的大小除了與材料有關外，還和磁敏元件的幾何形狀有關。這種由於磁敏元件的幾何尺寸變化而引起的磁阻大小變化的現象，叫形狀效應
3.霍爾元件
霍爾元件可分為霍爾開關器件和霍爾線性器件。應用霍爾感測器製作的器具有磁通計、電流計、磁讀頭、位移計、速度計、振動計、羅盤、轉速計、無觸點開關等。
在實際應用中，霍爾元件可以在恆壓或恆流條件下工作，其特性不一樣。恆壓工作比恆流工作的效能要差些，只適用於對精度要求不太高的地方，在恆壓條件下效能不好的主要原因為霍爾元件輸入電阻隨溫度變化和磁阻效應的影響。在恆流工作下，沒有霍爾元件輸入電阻和磁阻效應的影響，但是恆流工作時偏移電壓的穩定性比恆壓工作時差些。
究竟應用採用哪種方式，要根據用途來選擇。
霍爾元件的誤差主要有不等位電勢 、溫度誤差。由於在製作霍爾元件時，不可能保證將霍爾電極焊在同一等位面上，因此當控制電流i流過元件時，即使磁場強度b等於零，在霍爾電極上仍有電勢存在，該電勢就稱為不等位電勢。不等位電勢是乙個主要的零位誤差。
由於半導體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等會隨溫度的變化而發生變化，因此霍爾元件的效能引數（如內阻、霍爾電勢等）對溫度的變化也是很靈敏的。
利用霍耳感測器製作的儀器優點：
(1) 體積小，結構簡單、堅固耐用。
(2)無可動部件，無磨損，無摩擦熱，雜訊小。
(3)裝置效能穩定，壽命長，可靠性高。
(4)頻率範圍寬，從直流到微波範圍均可應用。
(5)霍耳器件載流子慣性小，裝置動態特性好。
霍耳器件也存在轉換效率低和受溫度影響大等明顯缺點。
4. 磁阻元件的特性
（1）靈敏度特性
磁阻元件的靈敏度特性是用在一定磁場強度下的電阻變化率來表示，即磁場——電阻特性的斜率。常用k表示，在運算時常用rb/r0求得，r0表示無磁場情況下，磁阻元件的電阻值，rb為在施加0.3t磁感應強度時磁阻元件表現出來的電阻值，這種情況下，一般磁阻元件的靈敏度大於2.
7。（2）電阻特性
磁阻元件的電阻值與磁場的極性無關，它只隨磁場強度的增加而增加。
在0.1t以下的弱磁場中，曲線呈現平方特性，而超過0.1t後呈現線性變化
（3）溫度特性
半導體磁阻元件的溫度特性不好，在應用時，一般都要設計溫度補償電路。
5. 其它新型磁敏感測器
5.1 gmr巨磁電阻效應
用fe/cr，fe/ag等奈米人工超晶格多層膜的電阻在磁場內有大幅度的改變，因其變化幅度比別的物質大的多故稱其為巨磁效應。gmr薄層由磁性薄層和非磁性薄層交替製成。沒有外加磁場的時候，上層自旋電子散射到與下層的交接點，下層自旋電子散射到與上層的交界點，電子的平均自由程很短，電子的運動困難，因此材料具有相對高的電阻率。
如果外加磁場足夠大，能克服兩個磁層之間的抗磁耦合，兩個薄層的電子便做相對的自旋，電子容易在兩個薄層間移動，電子的平均自由程較長，電阻率下降。不同於異性磁阻效應，gmr採用多層膜結構實現的巨磁效應與外磁場的方向無關。
5.2巨磁阻抗效應
巨磁阻抗效應是指非晶材料通以高頻電流時，材料的兩端阻抗隨外磁場變化而發生非常靈敏變化的現象。
5.3質子旋進式磁敏感測器
物理學已證明物質是具有磁性的，當有外磁場存在的情況下，物質分子磁矩在外磁場作用下以一定的頻率繞外磁場旋進。通過測量分子旋轉頻率來探測外磁場大小。
用質子旋進式磁敏感測器測量外磁場的主要優點是：
◆精度高，一般在（0.1~10）nt範圍內；
◆穩定性好（因γp是一常數，其值只與質子本身有關，它的值與外界溫度、壓力、濕度等因素均無關）；
◆工作速度快，可直讀外磁場nt 值；
◆絕對值測量
其缺點是：
極化功率大,只能進行快速點測；感應訊號的衰減和外磁場梯度的大小有關，受磁場梯度影響較大
5.4 光幫浦式磁敏感測器
光幫浦式磁敏感測器是以某些元素的原子在外磁場中產生的塞曼**為基礎，並採用光幫浦和磁共振技術研製成的。塞曼效應是指在外磁場中原子能級產生**的現象。
它同質子旋進式磁力儀相比有以下特點：
（1）靈敏度高,一般為0.01nt量級,理論靈敏度高達10-2~10-4nt（2）響應頻率高，可在快速變化中進行測量
（3）可測量磁場的總向量t及其分量，並能進行連續測量
磁通門式感測器
目標檢測：通過磁場變化和磁場強度。
磁敏感測器
課程名稱電子元器件工藝導論 題目名稱磁敏感測器 磁敏管 的結構與效能 學生學院材料與能源學院 專業班級電子科學與技術 電子資訊材料及元器件方向 學號 3113007298 學生姓名李晉宇 指導教師謝致薇 2016年05 月 18 日 目錄一，實驗目的 1 二，實驗內容 1 三，實驗儀器 1 四，實驗...
霍爾磁敏感測器原理與應用報告
一 引言 隨著自動檢測控制和資訊科技的發展，對感測器的效能要求越來越高，一方面要求盡可能精確，可靠性要求高 另一方面要求 盡可能廉價。霍爾感測器是一種理想器件。磁敏感測器，顧名思義就是感知磁性物體的存在或者磁性強度 在有效範圍內 這些磁性材料除永磁體外，還包括順磁材料 鐵 鈷 鎳及其它們的合金 當然...
感測器總結
第1章 感測器技術基礎 1 p2 乙個完整的自動測控系統一般由感測器 測量電路 顯示記錄裝置 或調節執行設定 和電源四部分組成。自動測控系統可分為開環和閉環兩種。感測器的主要作用 是將被測非物理量轉換成與其有一定關係的電量。2 p15 遠距離傳輸輸出電流國際上規定為4 20ma。訊號為0時對應4ma...