Kas ir magnetodiodes un kur tās izmanto

Magnetodiode ir pusvadītāju diodes veids, kura strāvas-sprieguma raksturlielums var mainīties magnētiskā lauka ietekmē.

Normāls pusvadītāju diode ir plāns pamats, lai magnētiskais lauks nedaudz mainītu strāvas-sprieguma raksturlielumu. Savukārt magnetodiodes izceļas ar biezu (garu) pamatni, ar kuru strāvas ceļa garums ievērojami pārsniedz pamatnē ievadīto nesēju izkliedēto garumu.

Tradicionālais pamatnes biezums ir tikai daži milimetri, un tā pretestība ir salīdzināma ar tiešo pretestību p-n-krustojums… Palielinoties caur to virzītā magnētiskā lauka indukcijai, pamatnes pretestība ievērojami palielinās, līdzīgi kā magnetoresistoram.

Šajā gadījumā palielinās arī diodes kopējā pretestība, un tiešā strāva samazinās.Šī strāvas samazināšanas parādība ir saistīta arī ar to, ka tad, kad bāzes pretestība kļūst lielāka, spriegums tiek pārdalīts, palielinās sprieguma kritums pāri bāzei, un sprieguma kritums p-n krustojumā samazinās un strāva attiecīgi samazinās.

Magnetodiodes efektu var kvantitatīvi izpētīt, aplūkojot magnetodiodes strāvas-sprieguma raksturlielumu, kas parādīts attēlā. Šeit ir skaidrs, ka, palielinoties magnētiskajai indukcijai, tiešā strāva samazinās.

Fakts ir tāds, ka magnetodiode atšķiras no parastajām pusvadītāju diodēm ar to, ka tas ir izgatavots no pusvadītāja ar augstu pretestību, kura vadītspēja ir tuvu tai pašai, un pamatnes garums d ir vairākas reizes lielāks par novirzes garumu. difūzais nesējs L .Kamēr parastajās diodēs d ir mazāks par L.

Ņemiet vērā, ka magneto diodēm ir raksturīgs lielāks sprieguma kritums uz priekšu, atšķirībā no klasiskajām diodēm, kas ir tieši saistīts ar palielinātu bāzes pretestību. Citiem vārdiem sakot, magnetodiode ir pusvadītāju ierīce ar pn savienojumu un netaisnošiem kontaktiem, starp kuriem ir augstas pretestības pusvadītāju apgabals.

Magnētiskās diodes ir izgatavotas no pusvadītājiem ne tikai ar augstu pretestību, bet arī ar iespējami lielāku lādiņnesēju mobilitāti. Bieži vien p-i-n magnetodioda struktūra, kamēr apgabals i ir izstiepts un tam ir ievērojama pretestība, tieši tajā tiek novērota izteikta magnetorezistīvā iedarbība. Šajā gadījumā magnētisko diožu jutība pret magnētiskās indukcijas izmaiņām ir augstāka nekā Hola sensoriem, kas izgatavoti no tā paša materiāla.

Piemēram, KD301V magnetodiodēm pie B = 0 un I = 3 mA sprieguma kritums pāri diodei ir 10 V, bet pie B = 0,4 T un I = 3 mA — aptuveni 32 V. Uz priekšu pie augsta iesmidzināšanas līmeņa , magnetodiodes vadītspēju nosaka nelīdzsvara nesēji, kas ievadīti bāzē.

Sprieguma kritums galvenokārt notiek nevis p-n krustojumā, kā parastajā diodē, bet gan pamatnē ar augstu pretestību. Ja strāvu nesošā magnētiskā diode tiek novietota šķērsvirziena magnētiskajā laukā B, tad bāzes pretestība palielināsies. Tas samazinās strāvu caur magnētisko diodi.

"Garās" diodēs (d / L> 1, kur d ir bāzes garums, L ir difūzijas nobīdes efektīvais garums) nesēja sadalījumu un līdz ar to diodes (bāzes) pretestību precīzi nosaka garums L.

L samazināšanās izraisa nelīdzsvara nesēju koncentrācijas samazināšanos bāzē, tas ir, tās pretestības palielināšanos. Tas, kā minēts iepriekš, izraisa bāzes sprieguma krituma palielināšanos un p-n krustojuma samazināšanos (pie U = const).Sprieguma krituma samazināšanās p-n krustojumā izraisa injekcijas strāvas samazināšanos un līdz ar to bāzes pretestības turpmāku pieaugumu.

Garumu L var mainīt, pieliekot diodei magnētisko lauku. Šāds efekts praktiski noved pie kustīgo nesēju sagriešanās un to mobilitāte samazinās, līdz ar to samazinās arī L. Vienlaikus tiek izstieptas strāvas līnijas, tas ir, palielinās pamatnes efektīvais biezums. Šis ir lielapjoma magnētiskās diodes efekts.

Magnētiskās diodes tiek izmantotas plaši un daudzveidīgi: bezkontakta pogas un taustiņi, sensori kustīgu ķermeņu novietojumam, informācijas magnētiskā nolasīšana, neelektrisko lielumu kontrole un mērīšana, magnētiskā lauka devēji un leņķa devēji.

Magnētiskās diodes ir atrodamas bezkontakta relejos, magneto diodes ķēdēs aizstāj līdzstrāvas dzinēju kolektorus. Ir maiņstrāvas un līdzstrāvas magnētisko diožu pastiprinātāji, kur ieeja ir elektromagnētiskā spole, kas darbina magnētisko diode, un izeja ir pati diodes ķēde. Pie strāvām līdz 10 A var iegūt pastiprinājumu par 100.

Iekšzemes rūpniecība ražo vairāku veidu magnetodiodes. To jutība svārstās no 10-9 līdz 10-2 A / m. Ir arī magnetodiodes, kas spēj noteikt ne tikai magnētiskā lauka stiprumu, bet arī tā virzienu.

No iepriekš minētā ir skaidrs, ka magnētisko diožu izmantošanai ir nepieciešams pastāvīga vai mainīga magnētiskā lauka avots. Kā šādu avotu var izmantot pastāvīgos magnētus vai elektromagnētus. Magnētiskās diodes jāuzstāda tā, lai magnētiskā lauka līnijas būtu perpendikulāras pusvadītāju konstrukcijas sānu virsmām.

Magnētisko diožu darbība ir atļauta, ja tās ir savienotas virknē. Ja ir nepieciešams darbināt magnētiskās diodes vides relatīvā mitruma apstākļos līdz 98% un 40 ° C temperatūrā, ieteicams veikt papildu blīvējumu, izmantojot savienojumus, kuru pamatā ir epoksīdsveķi.