Какво представляват магнитодиодите и къде се използват

Магнетодиодът е вид полупроводников диод, характеристиката на токово напрежение на който може да се промени под въздействието на магнитно поле.

Нормално полупроводников диод има тънка основа, така че магнитното поле слабо променя своята характеристика ток-напрежение. Докато магнитодиодите се отличават с дебела (дълга) основа, с която дължината на пътя за тока значително надвишава разсеяната дължина на носителите, инжектирани в основата.

Традиционната дебелина на основата е само няколко милиметра, а съпротивлението й е съизмеримо с директното съпротивление p-n-кръстовище… С увеличаване на индукцията на магнитното поле, насочено през нея, съпротивлението на основата се увеличава значително, подобно на това на магниторезистор.

В този случай общото съпротивление на диода също се увеличава, а токът напред намалява. Това явление на намаляване на тока се дължи и на факта, че когато базовото съпротивление стане по-голямо, напрежението се преразпределя, спадът на напрежението в основата се увеличава, а спадът на напрежението през p-n прехода намалява и токът намалява съответно.

Ефектът на магнито-диода може да бъде количествено изследван, като се погледне характеристиката на токово напрежение на магнитодиода, която е показана на фигурата. Тук е очевидно, че с увеличаване на магнитната индукция, предният ток намалява.

Факт е, че магнитодиодът се различава от обикновените полупроводникови диоди по това, че е направен от полупроводник с високо съпротивление, чиято проводимост е близка до собствената му, а дължината на основата d е няколко пъти по-голяма от дължината на отклонение на дифузния носител L. Докато в обикновените диоди d е по -малко от L.

Обърнете внимание, че магнито диодите се характеризират с по -голям спад на напрежението напред, за разлика от класическите диоди, което се дължи именно на повишеното съпротивление на базата. С други думи, магнитодиодът е полупроводниково устройство с pn преход и неректифициращи контакти, между които има област на полупроводник с високо съпротивление.

Магнитните диоди са изработени от полупроводници не само с високо съпротивление, но и с възможно най-голяма мобилност на носителите на заряд. Често структурата на p-i-n магнитодиода, докато областта i е удължена и има значително съпротивление, именно в нея се наблюдава изразен магниторезистивен ефект. В този случай чувствителността на магнитните диоди към промени в магнитната индукция е по -висока от тази на сензорите на Хол, изработени от същия материал.

Например, за KD301V магнитодиоди при B = 0 и I = 3 mA, спадът на напрежението в диода е 10 V, а при B = 0.4 T и I = 3 mA — около 32 V. В посока напред при високи нива на инжектиране , проводимостта на магнитодиода се определя неравновесни носители, инжектирани в основата.

Спадът на напрежението се случва главно не на p-n-прехода, както при конвенционален диод, а на база с високо съпротивление. Ако магнитният диод, през който протича токът, е поставен в напречно магнитно поле В, тогава основното съпротивление ще се увеличи. Това ще доведе до намаляване на тока през магнитния диод.

В «дълги» диоди (d / L> 1, където d е дължината на основата, L е ефективната дължина на дифузионното отклонение), разпределението на носителите и следователно съпротивлението на диода (основата) се определя точно от дължината L.

Намаляването на L причинява намаляване на концентрацията на неравновесни носители в основата, тоест увеличаване на неговото съпротивление. Това, както бе отбелязано по-горе, причинява увеличаване на спада на напрежението в основата и намаляване на p-n кръстовището (при U = const).Намаляването на спада на напрежението през p-n кръстовището причинява намаляване на инжекционния ток и следователно допълнително увеличаване на базовото съпротивление.

Дължината L може да бъде променена чрез въздействие върху диода с магнитно поле. Такъв ефект на практика води до усукване на движещите се носители и тяхната подвижност намалява, следователно, L също намалява, както е. Едновременно с това линиите на течението се удължават, тоест ефективната дебелина на основата се увеличава. Това е ефектът на обемния магнитен диод.

Магнитните диоди се използват широко и разнообразно: безконтактни бутони и клавиши, сензори за положение на движещи се тела, магнитно четене на информация, управление и измерване на неелектрически величини, преобразуватели на магнитно поле и преобразуватели на ъгъл.

Магнитодиодите се намират в безконтактни релета, магнитодиодите във веригите заменят колекторите на DC двигатели. Има AC и DC магнитни диодни усилватели, където входът е електромагнитна намотка, която задвижва магнитния диод, а изходът е самата диодна верига. При токове до 10 A могат да се получат печалби от порядъка на 100.

Вътрешната промишленост произвежда няколко вида магнитодиоди. Чувствителността им варира от 10-9 до 10-2 A / m. Съществуват и магнитодиоди, способни да определят не само силата на магнитното поле, но и неговата посока.

От горното става ясно, че използването на магнитни диоди изисква източник на постоянно или променливо магнитно поле. Като такъв източник могат да се използват постоянни магнити или електромагнити. Магнитните диоди трябва да бъдат инсталирани така, че магнитните силови линии да са перпендикулярни на страничните повърхности на полупроводниковата структура.

Работата на магнитните диоди е разрешена, когато са свързани последователно. Ако е необходимо магнитните диоди да се експлоатират в условия на относителна влажност на околната среда до 98% и при температура 40 ° C, се препоръчва допълнително запечатване с помощта на съединения на основата на епоксидни смоли.