Kas yra magnetodiodai ir kur jie naudojami

Magnetodiodas yra puslaidininkinių diodų tipas, kurio srovės-įtampos charakteristika gali keistis veikiant magnetiniam laukui.

Normalus puslaidininkinis diodas turi ploną pagrindą, kad magnetinis laukas šiek tiek pakeistų savo srovės-įtampos charakteristiką. Tuo tarpu magnetodiodai išsiskiria storu (ilgu) pagrindu, kurio srovės kelio ilgis žymiai viršija į pagrindą įpuršktų nešlių išsklaidytą ilgį.

Tradicinis pagrindo storis – vos keli milimetrai, o jo atsparumas prilygsta tiesioginiam pasipriešinimui p-n sandūra… Didėjant per jį nukreipto magnetinio lauko indukcijai, pagrindo varža žymiai padidėja, panašiai kaip ir magnetorezistoriaus.

Tokiu atveju bendra diodo varža taip pat didėja, o tiesioginė srovė mažėja.Šis srovės mažinimo reiškinys atsiranda ir dėl to, kad padidėjus pagrindo varžai, įtampa persiskirsto, didėja įtampos kritimas per bazę, o p-n sandūroje įtampos kritimas mažėja ir srovė atitinkamai mažėja.

Magnetodiodo poveikį galima kiekybiškai ištirti pažvelgus į magnetodiodo srovės įtampos charakteristiką, kuri parodyta paveikslėlyje. Čia akivaizdu, kad didėjant magnetinei indukcijai, tiesioginė srovė mažėja.

Faktas yra tas, kad magnetodiodas nuo įprastų puslaidininkinių diodų skiriasi tuo, kad yra pagamintas iš didelės varžos puslaidininkio, kurio laidumas artimas jo paties laidumui, o pagrindo ilgis d kelis kartus didesnis už nuokrypio ilgį. difuzinis nešiklis L .Kol įprastuose dioduose d yra mažesnis už L.

Atkreipkite dėmesį, kad magneto diodams, skirtingai nei klasikiniams diodams, būdingas didesnis tiesioginės įtampos kritimas, kuris yra būtent dėl ​​padidėjusio pagrindo varžos. Kitaip tariant, magnetodiodas yra puslaidininkinis įtaisas, turintis pn sandūrą ir neištaisiusius kontaktus, tarp kurių yra didelės varžos puslaidininkinė sritis.

Magnetiniai diodai gaminami iš puslaidininkių, turinčių ne tik didelę varžą, bet ir kuo didesnį krūvininkų mobilumą. Dažnai p-i-n magnetodiodo struktūra, nors sritis i yra pailgi ir turi didelę varžą, būtent čia pastebimas ryškus magnetorezistinis poveikis. Šiuo atveju magnetinių diodų jautrumas magnetinės indukcijos pokyčiams yra didesnis nei Holo jutiklių, pagamintų iš tos pačios medžiagos.

Pavyzdžiui, KD301V magnetodiodams, kai B = 0 ir I = 3 mA, diodo įtampos kritimas yra 10 V, o B = 0,4 T ir I = 3 mA - apie 32 V. Į priekį, esant dideliam įpurškimo lygiui , magnetodiodo laidumas nustatomas nepusiausvyros nešiklius, suleidžiamus į bazę.

Įtampos kritimas daugiausia vyksta ne p-n sandūroje, kaip įprastame diode, o didelės varžos bazėje. Jei srovę nešantis magnetinis diodas dedamas į skersinį magnetinį lauką B, tada bazės varža padidės. Dėl to sumažės srovė per magnetinį diodą.

„Ilguose“ dioduose (d / L> 1, kur d yra pagrindo ilgis, L yra efektyvusis difuzijos poslinkio ilgis), nešiklio pasiskirstymas ir todėl diodo (bazės) varža yra tiksliai nustatoma pagal ilgis L.

L sumažėjimas sukelia nesubalansuotų nešėjų koncentracijos sumažėjimą bazėje, tai yra, padidina jos atsparumą. Dėl to, kaip pažymėta aukščiau, bazinės įtampos kritimas didėja, o p-n sandūra mažėja (esant U = const). Dėl įtampos kritimo p-n sandūroje mažėja įpurškimo srovė, taigi ir toliau didėja bazės varža.

Ilgis L gali būti pakeistas diodui pritaikius magnetinį lauką. Toks efektas praktiškai veda prie judančių nešėjų susisukimo ir mažėja jų mobilumas, todėl toks, koks yra, mažėja ir L. Kartu pailgėja srovės linijos, tai yra didėja efektyvus pagrindo storis. Tai yra masinio magnetinio diodo efektas.

Magnetiniai diodai naudojami plačiai ir įvairiai: bekontakčiai mygtukai ir klavišai, judančių kūnų padėties jutikliai, magnetinis informacijos nuskaitymas, neelektrinių dydžių valdymas ir matavimas, magnetinio lauko keitikliai ir kampo keitikliai.

Magnetiniai diodai randami bekontaktėse relėse, magnetiniai diodai grandinėse pakeičia nuolatinės srovės variklių kolektorius. Yra kintamosios srovės ir nuolatinės srovės magnetinių diodų stiprintuvai, kurių įvestis yra elektromagnetinė ritė, kuri varo magnetinį diodą, o išėjimas yra pati diodo grandinė. Esant srovei iki 10 A, galima gauti 100 laipsnio padidėjimą.

Vidaus pramonė gamina kelių tipų magnetodiodus. Jų jautrumas svyruoja nuo 10-9 iki 10-2 A/m. Taip pat yra magnetodiodų, galinčių nustatyti ne tik magnetinio lauko stiprumą, bet ir jo kryptį.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, aišku, kad norint naudoti magnetinius diodus, reikalingas pastovaus arba kintamo magnetinio lauko šaltinis. Kaip toks šaltinis gali būti naudojami nuolatiniai magnetai arba elektromagnetai. Magnetiniai diodai turi būti įrengti taip, kad magnetinio lauko linijos būtų statmenos puslaidininkinės konstrukcijos šoniniams paviršiams.

Magnetinių diodų veikimas leidžiamas, kai jie yra sujungti nuosekliai. Jei reikia eksploatuoti magnetinius diodus esant santykinei aplinkos drėgmei iki 98% ir esant 40 °C temperatūrai, rekomenduojamas papildomas sandarinimas naudojant mišinius epoksidinių dervų pagrindu.