Hvad er magnetodioder og hvor bruges de

En magnetodiode er en type halvlederdiode, hvis strøm-spændingskarakteristik kan ændre sig under påvirkning af et magnetfelt.

Normal halvleder diode har en tynd base, så magnetfeltet en smule ændrer sin strøm-spændingskarakteristik. Mens magnetodioder er kendetegnet ved en tyk (lang) base, med hvilken vejlængden for strømmen væsentligt overstiger den dissiperede længde af de bærere, der sprøjtes ind i basen.

Den traditionelle tykkelse af basen er kun et par millimeter, og dens modstand kan sammenlignes med den direkte modstand p-n-kryds… Efterhånden som induktionen af ​​det magnetiske felt, der ledes gennem det, øges, stiger basens modstand betydeligt, svarende til en magnetoresistor.

I dette tilfælde stiger diodens samlede modstand også, og fremadstrømmen falder.Dette strømreduktionsfænomen skyldes også, at når basismodstanden bliver større, omfordeles spændingen, spændingsfaldet over basen øges, og spændingsfaldet over p-n krydset falder, og strømmen falder tilsvarende.

Effekten af ​​magnetodioden kan undersøges kvantitativt ved at se på magnetodiodens strøm-spændingskarakteristik, som er vist på figuren. Her er det tydeligt, at når den magnetiske induktion stiger, falder den fremadgående strøm.

Faktum er, at magnetodioden adskiller sig fra almindelige halvlederdioder ved, at den er lavet af en halvleder med høj modstand, hvis ledningsevne er tæt på sin egen, og længden af ​​basen d er flere gange større end afvigelseslængden på den diffuse bærer L .Mens i almindelige dioder er d mindre end L.

Bemærk at magnetodioder er kendetegnet ved et større fremadgående spændingsfald i modsætning til klassiske dioder, hvilket netop skyldes basens øgede modstand. Med andre ord er en magnetodiode en halvlederenhed med en pn-forbindelse og ikke-ensretterende kontakter, mellem hvilke der er et højmodstandshalvlederområde.

Magnetiske dioder er lavet af halvledere, ikke kun med høj modstand, men også med den størst mulige mobilitet af ladningsbærere. Ofte er strukturen af ​​p-i-n magnetodioden, mens regionen i er forlænget og har en betydelig modstand, det er netop i denne, at en udtalt magnetoresistiv effekt observeres. I dette tilfælde er magnetiske dioders følsomhed over for ændringer i magnetisk induktion højere end Hall-sensorer lavet af samme materiale.

For eksempel, for KD301V magnetodioder ved B = 0 og I = 3 mA, er spændingsfaldet over dioden 10 V, og ved B = 0,4 T og I = 3 mA - omkring 32 V. I fremadgående retning ved høje injektionsniveauer , er ledningen af ​​magnetodioden bestemt ikke-ligevægtsbærere injiceret i basen.

Spændingsfaldet forekommer hovedsageligt ikke ved p-n-krydset, som i en konventionel diode, men ved en base med høj modstand. Hvis den strømførende magnetiske diode placeres i et tværgående magnetfelt B, så vil basismodstanden stige. Dette vil få strømmen gennem den magnetiske diode til at falde.

I «lange» dioder (d / L> 1, hvor d er længden af ​​basen, L er den effektive længde af diffusionsforspændingen), er bærebølgefordelingen og derfor modstanden af ​​dioden (basen) præcist bestemt af længde L.

Et fald i L forårsager et fald i koncentrationen af ​​ikke-ligevægtsbærere i basen, det vil sige en stigning i dens modstand. Dette får, som nævnt ovenfor, grundspændingsfaldet til at stige og p-n-overgangen til at falde (ved U = const) Faldet i spændingsfaldet over p-n-overgangen får indsprøjtningsstrømmen til at falde, og derfor stiger basismodstanden yderligere.

Længden L kan ændres ved at påføre et magnetfelt på dioden. En sådan effekt fører praktisk talt til en vridning af de bevægelige bærere, og deres mobilitet falder, derfor falder L også som den er. Samtidig forlænges strømlinjerne, det vil sige, at den effektive tykkelse af basen øges. Dette er den bulk magnetiske diodeeffekt.

Magnetiske dioder bruges bredt og forskelligt: ​​berøringsfrie knapper og taster, sensorer til positionering af bevægelige legemer, magnetisk læsning af information, kontrol og måling af ikke-elektriske størrelser, magnetfelttransducere og vinkeltransducere.

Magnetodioder findes i kontaktløse relæer, magnetodioder i kredsløb erstatter kollektorerne på DC-motorer. Der findes AC og DC magnetiske diodeforstærkere, hvor indgangen er en elektromagnetisk spole, der driver den magnetiske diode, og udgangen er selve diodekredsløbet. Ved strømme op til 10 A kan forstærkninger i størrelsesordenen 100 opnås.

Den indenlandske industri producerer flere typer magnetdioder. Deres følsomhed varierer fra 10-9 til 10-2 A / m. Der er også magnetodioder, der er i stand til at bestemme ikke kun styrken af ​​det magnetiske felt, men også dets retning.

Fra ovenstående er det klart, at brugen af ​​magnetiske dioder kræver en kilde til konstant eller variabelt magnetfelt. Permanente magneter eller elektromagneter kan bruges som en sådan kilde. De magnetiske dioder skal installeres således, at de magnetiske feltlinjer er vinkelrette på sidefladerne af halvlederstrukturen.

Betjening af magnetiske dioder er tilladt, når de er forbundet i serie. Hvis det er nødvendigt at betjene de magnetiske dioder under forhold med relativ luftfugtighed i miljøet op til 98% og ved en temperatur på 40 ° C, anbefales yderligere forsegling ved hjælp af forbindelser baseret på epoxyharpikser.