半导体传感器响应速度的提高

所有的环境参数若要进行分析必须使用传感器，而传感器性能的优劣将决定了对环境参数的认知度，要了解传感器的零点漂移，首先要了解传感器的噪声。目前大多数的传感器原理都为半导体传感器，考虑一般性，我们仅讨论半导体传感器的特性。

半导体传感器的噪声源可以分为三类：并联电阻的热噪声、串联电阻的热噪声和半导体漏电流引起的噪声。

并联电阻的热噪声和传感器外围电路的偏置电阻相比，比较大，在特性分析中一般可以忽略不计。

串联电阻的热噪声不能忽略，但若一个设计良好的传感器的串联电阻和传感器自身比较可以小到忽略不计。

传感器自身的漏电流噪声分几种，其中一种低频噪声可以通过传感器的工艺可以极大地降低，由于还没有合适的理论解释这种噪声，可以暂且忽略。漏电流的其他部分和半导体结构有关，可以认为就是一个纯粹的散弹噪声，其和通过的电流关系为：

in = 2Isqf;

其中，Is是传感器的漏电流，f是测量噪声的频率间隔。一个良好的传感器的噪声仅和漏电流有关。

使用中的传感器，必定存在放大电路和偏置电路，这些电路的输入电阻和传感器的内电阻是个并联关系。当传感器没有外力施加时，其噪声的频谱密度和等效电容有关，其热噪声电压的均方值不变，所以，在一些情况下可以通过降低输入电阻来降低传感器的热噪声。

传感器对环境变量的响应可以等效为一个冲击响应，若传感器对冲击响应的通频带是个被一个微分器和一个积分器所限制的冲击响应，那么，仅在冲击脉冲成形后的最大值时测量传感器的信号噪声才有意义。当微分器的时间常数T1等于积分器的时间常数T2时，得到的传感器的信噪比最大。

传感器对环境变量的冲击撤销后的的返回到基线时，若基线发生变化，则冲击脉冲就会产生堆积效应。若不对这样一个脉冲进行拟制，那么这个脉冲的高度可达脉冲高度的百分之几，因此，为了提高传感器的响应速度必须减小这种效应的影响。

有两种方法可以减小这种效应的影响：

1、添加一个微分器。

2、采用直流恢复电路。

好了，今天就说到这里，上传两张实际图片来说明问题，这几张图片是在现场拍摄的，水平不行，还望谅解。

说明：这是3个传感器采集的示意图，红线和绿线分别代表同一品牌的传感器；紫线代表另个品牌的传感器。紫传感器没有触发时，基线基本为零；而红、绿两个传感器的零位漂移都非常严重，特别是红传感器。

说明：传感器和上张图片类似，不同的是3个传感器都受到冲击，紫色传感器的响应速度明显大于红、绿传感器。