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磁敏二极管的工作原理与结构特性

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-12-27 浏览:-

磁敏二极管的工作原理与结构特性

磁敏二极管的工作原理

当磁敏二极管未受到外界磁场作用时,外加正偏压,如图(a)所示,则有大量的空穴从P区通过I区进入N区,同时也有大量电子注入P区,形成电流。只有少量电子和空穴在I区复合掉。

当磁敏二极管受到外界磁场H‘(正向磁场)作用时,如图(b)所示,则电子和空穴受到洛伦兹力的作用而向r区偏转,由于r区的电子和空穴复合消失速度比光滑面I区快,因此形成的电流因复合速度快而成小。

磁敏二极管

当磁敏二极管受到外界磁场H—(反向磁场)作用时,如图(c)所示,电子—空穴对受到洛伦兹力作用向光滑面偏转,电子—空穴的复合率明显威小,因而形成的电流变大。(磁敏二极管反向偏置时,仅流过很微小电流,几乎与磁场无关。)

利用磁敏二极管在磁场强度的变化下,其电流发生变化,便可实现磁电转换。而且由上可见腐复合面与光滑面的复合串差别愈大,磁敏二极管的灵敏度也就越高。

磁敏二极管适用于哪些场合

磁敏二极管是采用电子与空穴双重注人效应及复合效应原理工作的,具有很高的灵敏度。由于磁敏二极管在正、负磁场作用下,其输出信号增量的方向不同,因此利用这一点可以判别磁场方向。磁敏二极管是一种新型的磁电转换器件。这种元件比霍尔元件的探测灵敏度高,且具有体积小、响应快、无触点、输出功率大及线性特性好的优点。该器件在磁力探测、无触点开关、位移测量、转速测量及其他各种自动化设备上得到了广泛的应用。

磁敏二极管特性

磁敏二极管内部结构与普通二极管不同,在P区与N区之间有一线度远大于载流子扩散长度的高纯空间电荷区——1区,在1区的一个侧面上,嵌有一载流子高复合区——R区,其基本结构如图1所示。该管采用电子与空穴双注入效应及复合效应来控制流过PN结的电流。在外界磁场的作用下,两效应作用结果以乘积取值。因此它具有很高的探测灵敏度。当外界无磁场时,加正向电压,N区电子大部分注入P区空穴内(图2),只有少数载流子在1区及R区复合,器件呈稳定状态。若外界加一正向磁场B+(图3)时,在正向磁场洛仑兹力的作用下,空穴及电子运动方向均偏向R区,空穴及电子在R区的复合率极高,因此大部分载流子在R区复合,则1区中载流子数目大为减少,R区电阻随之增大,压降亦增大,从而循环产生正反馈,使该管外部表现为电阻增大,电流减小,压降增大;反之,外界加B-(图4)时,则外部表现为电阻减小,电流增大,压降减小。

磁敏二极管

磁敏二极管的电压输出特性如图5所示,由图可看出,在弱磁场作用下,输出电压(U)与磁感应强度(B)成正比呈线性关系,磁敏二极管的伏安特性如图6所示。在磁感应强度B不同时,有着不同的伏安特性曲线,AB为负载线。由图可以看出,通过磁敏二极管的电流越大,在同一磁场作用下,输出电压越高,灵敏度也越高。在负向磁场作用下,其电阻小、电流大;在正向磁场作用下,其电阻大,电流小。

最后,在选择该管时还要注意一些重要的参数,额定工作电压:V0;工作电流:L0;及使用频限f0。例如国产2ACM-1A管,其V0=12V,2mA《I0《215mA,f0《10kHz。

磁敏二极管是一种磁电转换器件。这种元件比霍尔元件的探测灵敏度高,且具有体积小、响应快、无触点、输出功率大及线性特性好的优点。该器件在磁力探测、无触点开关、位移测量、转速测量及其他各种自动化设备上得到了广泛的应用。

磁敏二极管内部结构与普通二极管不同,在P区与N区之间有一线度远大于载流子扩散长度的高纯空间电荷区-1区,在1区的一个侧面上,嵌有一载流子高复合区-R区,其基本结构如图1所示。该管采用电子与空穴双注入效应及复合效应来控制流过PN结的电流。在外界磁场的作用下,两效应作用结果以乘积取值。因此它具有很高的探测灵敏度。当外界无磁场时,加正向电压,N区电子大部分注入P区空穴内(图2),只有少数载流子在1区及R区复合,器件呈稳定状态。若外界加一正向磁场B+(图3)时,在正向磁场洛仑兹力的作用下,空穴及电子运动方向均偏向R区,空穴及电子在R区的复合率极高,因此大部分载流子在R区复合,则1区中载流子数目大为减少,R区电阻随之增大,压降亦增大,从而循环产生正反馈,使该管外部表现为电阻增大,电流减小,压降增大;反之,外界加B一(图4)时,则外部表现为电。r减小,电流增大,压降减小。

磁敏二极管的电压输出特性如图5所示,由图可看出,在弱磁场作用下,输出电压(U)与磁感应强度(B)成正比呈线性关系,磁敏二极管的伏安特性如图6所示。在磁感应强度B不同时,有着不同的伏安特性曲线,AB为负载线。由图可以看出,通过磁敏二极管的电流越大,在同一磁场作用下,输出电压越高,灵敏度也越高。

在负向磁场作用下,其电阻小、电流大;在正向磁场作用下,其电阻大,电流小。

最后,在选择该管时还要注意一些重要的参数,额定工作电压:Vo;工作电流:Lo;及使用频限foo例如国产2ACM-1A’管,其Vo=12V,2mA《Io《215mA,fo《lOkHz。

磁敏二极管的结构

磁敏二极管的结构如下图所示。它是平面P+-i-N+型结构的二极管。在高纯度半导体锗的两端用合金法做成高掺杂P型区和N型区。i区是高纯空间电荷区,该区的长度远远大于载流子扩散的长度。在i区的一个侧面上,用扩散、研磨或扩散杂质等方法制成高复合区r,在r区域内载流子的复合速率较大。

磁敏二极管

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