《半导体传感器》

目录1

第一章 半导体磁敏传感器1

第一节 半导体中的电磁效应2

一、霍尔效应3

二、载流子的偏转和磁阻效应4

第二节 霍尔板5

一、理想霍尔板5

二、集成霍尔板7

三、霍尔板的性能参数10

第三节 MOS磁敏传感器16

一、MOS霍尔板16

二、分裂漏极（Split-Drain）MOS磁敏晶体管19

三、集成MOS磁敏传感器23

第四节 磁敏晶体管24

一、洛伦兹力对载流子的偏转效应25

二、磁敏晶体管的霍尔效应27

三、磁敏晶体管的磁集中效应30

四、集成磁敏晶体管31

五、磁敏晶体管的品质因数32

第五节 磁敏二极管35

一、非平衡载流子的复合35

二、磁敏二极管的工作原理36

三、磁敏二极管的特性37

四、集成磁敏二极管37

第六节 长基区磁敏晶体管39

一、长基区磁敏晶体管的结构39

三、长基区磁敏晶体管的特性40

二、长基区磁敏晶体管的工作原理40

第七节　载流子域磁敏传感器43

一、纵向四层载流子域磁敏传感器43

二、环形四层载流子域磁敏传感器45

三、环形三层载流子域磁敏传感器46

参考资料47

第二章 半导体光敏传感器50

第一节　半导体中的光电效应50

一、半导体的光吸收50

二、半导体的光电导效应51

三、半导体的光生伏特效应53

第二节　光敏电阻54

一、CdS光敏电阻的工作原理54

二、CdS光敏电阻的制备55

三、CdS光敏电阻的特性55

第三节　光敏二极管58

一、光敏二极管的概述58

　二、p-i-n型光敏二极管65

三、金属-半导体光敏二极管66

四、雪崩光敏二极管68

第四节　光敏晶体管70

一、光敏晶体管概述70

二、异质结光敏晶体管75

三、光敏场效应晶体管82

第五节　固态图象传感器87

一、电荷耦合器件87

二、固态图象传感器90

参考资料102

第三章 半导体温度传感器105

第一节　热敏电阻器105

一、NTC热敏电阻器106

二、PTC热敏电阻器110

三、CTR热敏电阻器112

第二节　硅温度传感器112

一、硅温度传感器的工作原理112

二、硅温度传感器的结构和制作工艺115

三、硅温度传感器的特性116

第三节　p-n结温度传感器118

一、p-n结正向电压与温度的关系118

二、晶体管e-b结压降与温度的关系120

三、晶体管温度传感器123

第四节　集成温度传感器124

一、电流型PTAT集成温度传感器125

二、电压型PTAT集成温度传感器126

三、具有内部参考电压的温度传感器［11］127

一、塞贝克（Seeback）效应132

第五节　塞贝克效应红外温度传感器132

二、硅的塞贝克系数135

三、品质因数138

四、硅热电偶139

五、红外探测器142

第六节　MOS场效应晶体管红外探测器144

一、IRFET的结构144

二、IRFET的工作原理144

三、IRFET的特性148

考参资料154

第四章　半导体压力传感器156

第一节　半导体的压阻效应156

一、压阻效应156

二、压阻系数158

第二节　压力敏感器件的设计160

一、压阻全桥原理160

二、压敏电阻的设计162

三、硅膜片上的压阻全桥设计163

四、压敏电阻电桥的特性及补偿171

第三节　集成压阻式压力传感器178

一、带温度补偿的集成压力传感器178

二、带温度补偿和放大电路的集成压力传感器180

三、频率和数字输出型集成压力传感器182

第四节　电容式压力传感器188

一、基本结构188

二、工作原理189

三、电容变化常用检出电路194

参考资料203

第五章 半导体离子敏传感器205

第一节 MOSFET的基本原理205

一、MOSFET的国值电压205

二、MOSFET的电流-电压特性206

第二节 ISFET的结构和工作原理207

第三节 ISFET的基本理论210

一、电解液-绝缘体界面的相互作用210

二、理想的EIS结构214

三、EISFET的漏电流-电压特性216

第四节　离子敏感膜的种类及其响应218

一、离子敏感膜的种类218

二、ISFET的响应与选择性221

第五节　ISFET的设计与制造225

一、ISFET的设计原则225

二、单个ISFET的设计与制造228

三、集成化ISFET的设计与制造236

第六节 ISFET的特点及问题247

参考资料248

第六章 半导体气敏传感器250

第一节 电导控制型气敏传感器的机理251

一、晶界势垒模型251

二、表面电导模型252

三、氧离子陷阱势垒模型253

第二节 电导控制型气敏传感器的特性255

一、初始过程和气敏响应255

二、氧气分压对气敏传感器特性的影响256

三、催化剂对气敏传感器特性的影响258

四、温度对气敏传感器特性的影响259

五、气敏传感器的选择性260

六、湿度对气敏传感器特性的影响263

第三节　电导控制型气敏传感器的结构与制备265

一、SnO2气敏传感器265

二、ZnO气敏传感器269

三、Fe2O3气敏传感器270

一、气敏传感器的工作原理271

第四节　电压控制型气敏传感器271

二、气敏传感器的结构273

第五节　催化金属栅场效应气敏传感器278

一、氢气敏Pd栅MOS晶体管278

二、一氧化碳气敏Pd栅MOS晶体管284

三、硫化氢气敏Pd栅MOS晶体管290

四、氨气敏催化金属栅MOS器件292

五、氧气敏MOS晶体管297

参考资料302