Mik azok a magnetodiódák és hol használják

A magnetodióda egy olyan félvezető dióda, amelynek áram-feszültség karakterisztikája mágneses tér hatására változhat.

Normál félvezető dióda vékony talppal rendelkezik, így a mágneses tér kissé megváltoztatja az áram-feszültség karakterisztikáját. Míg a magnetodiódákat vastag (hosszú) alap különbözteti meg, amellyel az áram úthossza jelentősen meghaladja az alapba fecskendezett hordozók disszipált hosszát.

Az alap hagyományos vastagsága mindössze néhány milliméter, ellenállása a közvetlen ellenálláshoz mérhető p-n-elágazás… A rajta keresztül irányított mágneses tér indukciójának növekedésével az alap ellenállása jelentősen megnő, hasonlóan a magnetorellenálláséhoz.

Ebben az esetben a dióda teljes ellenállása is nő, és az előremenő áram csökken.Ez az áramcsökkentő jelenség abból is adódik, hogy amikor az alapellenállás megnő, a feszültség újraeloszlik, a bázison lévő feszültségesés nő, a p-n átmenet feszültségesése pedig csökken, és ennek megfelelően csökken az áramerősség.

A mágnesdióda hatása kvantitatívan vizsgálható a magnetodióda áram-feszültség karakterisztikáját tekintve, amely az ábrán látható. Itt nyilvánvaló, hogy a mágneses indukció növekedésével az előremenő áram csökken.

A tény az, hogy a magnetodióda abban különbözik a közönséges félvezető diódáktól, hogy nagy ellenállású félvezetőből készül, amelynek vezetőképessége közel van a sajátjához, és a d alap hossza többszöröse az eltérés hosszának. a diffúz vivő L .Míg a közönséges diódákban d kisebb, mint L.

Vegye figyelembe, hogy a magneto diódákat a klasszikus diódákkal ellentétben nagyobb előremenő feszültségesés jellemzi, ami pontosan az alap megnövekedett ellenállásának köszönhető. Más szavakkal, a magnetodióda egy félvezető eszköz pn átmenettel és nem egyenirányító érintkezőkkel, amelyek között nagy ellenállású félvezető tartomány van.

A mágneses diódák nem csak nagy ellenállású félvezetőkből készülnek, hanem a töltéshordozók lehető legnagyobb mozgékonyságával is. Gyakran előfordul, hogy a p-i-n magnetodióda szerkezete, míg az i régió megnyúlt és jelentős ellenállással rendelkezik, pontosan ebben figyelhető meg egy kifejezett magnetorezisztív hatás. Ebben az esetben a mágneses diódák érzékenysége a mágneses indukció változásaira nagyobb, mint az azonos anyagból készült Hall érzékelőké.

Például a KD301V magnetodiódáknál B = 0 és I = 3 mA mellett a feszültségesés a diódán 10 V, B = 0,4 T és I = 3 mA esetén pedig körülbelül 32 V. Előreirányban magas befecskendezési szinteknél , a magnetodióda vezetőképességét a bázisba injektált nem egyensúlyi hordozók határozzák meg.

A feszültségesés főleg nem a p-n átmenetnél jelentkezik, mint a hagyományos diódáknál, hanem egy nagy ellenállású bázison. Ha az áramvezető mágneses diódát egy keresztirányú B mágneses térbe helyezzük, akkor az alapellenállás megnő. Ez a mágneses diódán áthaladó áram csökkenését okozza.

A «hosszú» diódáknál (d / L> 1, ahol d a bázis hossza, L a diffúziós előfeszítés effektív hossza) a vivőeloszlást és így a dióda (bázis) ellenállását pontosan meghatározza a hossz L.

Az L csökkenése a nem egyensúlyi hordozók koncentrációjának csökkenését okozza a bázisban, azaz növeli az ellenállását. Ez, amint fentebb megjegyeztük, az alapfeszültségesés növekedését és a p-n átmenet csökkenését okozza (U = állandó) A p-n átmeneten a feszültségesés csökkenése a befecskendezési áram csökkenését okozza, és ennek következtében az alapellenállás tovább növekszik.

Az L hossz megváltoztatható, ha mágneses mezőt alkalmazunk a diódán. Ez a hatás gyakorlatilag a mozgó hordozók elcsavarodásához és mobilitásuk csökkenéséhez vezet, így az L is csökken, ahogy van, ezzel egyidejűleg az áramvonalak megnyúlnak, vagyis nő az alap effektív vastagsága. Ez az ömlesztett mágneses dióda effektus.

A mágneses diódákat széles körben és változatosan alkalmazzák: érintésmentes gombok és billentyűk, mozgó testek helyzetének érzékelői, mágneses információolvasás, nem elektromos mennyiségek vezérlése és mérése, mágneses tér- és szögátalakítók.

A mágnesdiódák az érintésmentes relékben találhatók, az áramkörökben a mágnesdiódák helyettesítik az egyenáramú motorok kollektorait. Vannak AC és DC mágneses dióda erősítők, ahol a bemenet egy elektromágneses tekercs, amely meghajtja a mágneses diódát, a kimenet pedig maga a dióda áramkör. 10 A-ig terjedő áramerősségnél 100-as nagyságrendű erősítés érhető el.

A hazai ipar többféle magnetodiódát gyárt. Érzékenységük 10-9 és 10-2 A/m között változik. Vannak olyan magnetodiódák is, amelyek nemcsak a mágneses tér erősségét, hanem irányát is képesek meghatározni.

A fentiekből kitűnik, hogy a mágneses diódák használatához állandó vagy változó mágneses tér forrásra van szükség. Ilyen forrásként állandó mágnesek vagy elektromágnesek használhatók. A mágneses diódákat úgy kell felszerelni, hogy a mágneses erővonalak merőlegesek legyenek a félvezető szerkezet oldalfelületeire.

A mágneses diódák működése megengedett, ha sorba vannak kapcsolva. Ha a mágneses diódákat legfeljebb 98% relatív páratartalom mellett és 40 ° C hőmérsékleten kell üzemeltetni, ajánlott további tömítés epoxigyanta alapú vegyületekkel.