Što su magnetodiode i gdje se koriste

Magnetodioda je vrsta poluvodičke diode, čija se strujno-naponska karakteristika može mijenjati pod utjecajem magnetskog polja.

Normalan poluvodička dioda ima tanku bazu tako da magnetsko polje malo mijenja svoju strujno-naponsku karakteristiku. Dok se magnetodiode razlikuju po debeloj (dugoj) bazi, s kojom duljina puta za struju značajno premašuje raspršenu duljinu nositelja ubrizganih u bazu.

Tradicionalna debljina baze je samo nekoliko milimetara, a njegova otpornost je usporediva s izravnim otporom p-n-spoj… Kako se indukcija magnetskog polja usmjerenog kroz njega povećava, otpor baze značajno raste, slično kao kod magnetootpornika.

U ovom slučaju, ukupni otpor diode također se povećava, a struja naprijed se smanjuje.Ovaj fenomen smanjenja struje također je posljedica činjenice da kada otpor baze postane veći, napon se redistribuira, pad napona na bazi se povećava, a pad napona na p-n spoju se smanjuje i struja se sukladno tome smanjuje.

Učinak magneto-diode može se kvantitativno istražiti promatranjem strujno-naponske karakteristike magnetodiode, koja je prikazana na slici. Ovdje je očito da kako se magnetska indukcija povećava, struja se smanjuje.

Činjenica je da se magnetodioda razlikuje od običnih poluvodičkih dioda po tome što je izrađena od poluvodiča visokog otpora, čija je vodljivost bliska vlastitoj, a duljina baze d je nekoliko puta veća od duljine odstupanja difuzni nosilac L .Dok je kod običnih dioda d manji od L.

Napominjemo da magneto diode karakterizira veći prednji pad napona za razliku od klasičnih dioda, što je upravo zbog povećanog otpora baze. Drugim riječima, magnetodioda je poluvodički uređaj s pn spojem i neispravljajućim kontaktima između kojih se nalazi poluvodičko područje visokog otpora.

Magnetske diode izrađene su od poluvodiča ne samo s visokim otporom, već i s najvećom mogućom pokretljivošću nositelja naboja. Često je struktura p-i-n magnetodiode, dok je područje i izduženo i ima značajan otpor, upravo u tome se uočava izraženi magnetootporni učinak. U tom je slučaju osjetljivost magnetskih dioda na promjene magnetske indukcije veća nego kod Hallovih senzora izrađenih od istog materijala.

Na primjer, za KD301V magnetodiode na B = 0 i I = 3 mA, pad napona na diodi je 10 V, a na B = 0,4 T i I = 3 mA - oko 32 V. U smjeru prema naprijed pri visokim razinama ubrizgavanja , vodljivost magnetodiode određena je neravnotežnim nositeljima ubrizganim u bazu.

Pad napona uglavnom se ne događa na p-n spoju, kao u konvencionalnoj diodi, već na bazi s visokim otporom. Ako se magnetska dioda sa strujom postavi u transverzalno magnetsko polje B, otpor baze će se povećati. To će uzrokovati smanjenje struje kroz magnetsku diodu.

U «dugim» diodama (d / L> 1, gdje je d duljina baze, L je efektivna duljina difuzijske pristranosti), raspodjela nositelja i stoga otpor diode (baze) točno je određena duljina L.

Smanjenje L uzrokuje smanjenje koncentracije neravnotežnih nositelja u bazi, odnosno povećanje njezina otpora. Ovo, kao što je gore navedeno, uzrokuje povećanje pada napona baze i smanjenje p-n spoja (pri U = const). Smanjenje pada napona na p-n spoju uzrokuje smanjenje struje ubrizgavanja i stoga daljnje povećanje otpora baze.

Duljina L se može mijenjati primjenom magnetskog polja na diodu. Takav učinak praktički dovodi do uvijanja pokretnih nosača i njihove pokretljivosti se smanjuje, stoga se smanjuje i L. Istodobno se strujne linije izdužuju, odnosno povećava se efektivna debljina baze. Ovo je efekt velike magnetske diode.

Magnetske diode imaju široku i raznoliku primjenu: beskontaktne tipke i tipke, senzori za položaj tijela u kretanju, magnetsko očitavanje informacija, kontrola i mjerenje neelektričnih veličina, pretvarači magnetskog polja i pretvarači kuta.

Magneto diode nalaze se u beskontaktnim relejima, magneto diode u krugovima zamjenjuju kolektore istosmjernih motora. Postoje AC i DC pojačala s magnetskom diodom gdje je ulaz elektromagnetska zavojnica koja pokreće magnetsku diodu, a izlaz je sam krug diode. Pri strujama do 10 A mogu se dobiti pojačanja reda veličine 100.

Domaća industrija proizvodi nekoliko vrsta magnetodioda. Njihova osjetljivost varira od 10-9 do 10-2 A / m. Postoje i magnetodiode koje mogu odrediti ne samo snagu magnetskog polja, već i njegov smjer.

Iz navedenog je jasno da je za korištenje magnetskih dioda potreban izvor konstantnog ili promjenjivog magnetskog polja. Kao takav izvor mogu se koristiti trajni magneti ili elektromagneti. Magnetske diode moraju biti postavljene tako da su silnice magnetskog polja okomite na bočne površine poluvodičke strukture.

Rad magnetskih dioda dopušten je kada su spojene u seriju. Ako je potrebno raditi s magnetskim diodama u uvjetima relativne vlažnosti okoline do 98% i pri temperaturi od 40 °C, preporučuje se dodatno brtvljenje spojevima na bazi epoksidnih smola.