Шта су магнетодиоде и где се користе

Магнетодиода је врста полупроводничке диоде, чија се струјно-напонска карактеристика може променити под утицајем магнетног поља.

Нормално полупроводничка диода има танку основу тако да магнетно поље незнатно мења своју струјно-напонску карактеристику. Док се магнетодиоде одликују дебелом (дугачком) базом, са којом дужина путање за струју значајно премашује дисипирану дужину носача убризганих у базу.

Традиционална дебљина базе је само неколико милиметара, а њен отпор је упоредив са директним отпором п-н-спој… Како се индукција магнетног поља усмереног кроз њега повећава, отпор базе се значајно повећава, слично као код магнето отпорника.

У овом случају, укупни отпор диоде се такође повећава, а струја напред опада.Овај феномен смањења струје је такође последица чињенице да када отпор базе постане већи, напон се редистрибуира, пад напона на бази се повећава, а пад напона на п-н споју се смањује и струја се сходно томе смањује.

Ефекат магнето-диоде може се квантитативно истражити посматрањем струјно-напонске карактеристике магнетодиоде, која је приказана на слици. Овде је евидентно да како се магнетна индукција повећава, напредна струја опада.

Чињеница је да се магнетодиода разликује од обичних полупроводничких диода по томе што је направљена од полупроводника са високим отпором, чија је проводљивост блиска сопственој, а дужина базе д је неколико пута већа од дужине одступања дифузни носилац Л .Док је у обичним диодама д мањи од Л.

Имајте на уму да магнето диоде карактерише већи пад напона напред, за разлику од класичних диода, што је управо због повећаног отпора базе. Другим речима, магнетодиода је полупроводнички уређај са пн спојем и неисправљајућим контактима између којих се налази област полупроводника високог отпора.

Магнетне диоде су направљене од полупроводника не само са високим отпором, већ и са највећом могућом покретљивошћу носилаца наелектрисања. Често се у структури п-и-н магнетодиоде, док је подручје и издужено и има значајан отпор, управо у томе примећује изражен магнеторезитивни ефекат. У овом случају, осетљивост магнетних диода на промене магнетне индукције је већа него код Холових сензора направљених од истог материјала.

На пример, за магнетодиоде КД301В при Б = 0 и И = 3 мА, пад напона на диоди је 10 В, а код Б = 0,4 Т и И = 3 мА — око 32 В. У правцу напред при високим нивоима убризгавања , проводљивост магнетодиоде је одређена неравнотежним носиоцима убризганим у базу.

Пад напона се углавном не дешава на п-н споју, као у конвенционалној диоди, већ на бази са високим отпором. Ако се магнетна диода која носи струју стави у попречно магнетно поље Б, тада ће се отпор базе повећати. Ово ће довести до смањења струје кроз магнетну диоду.

Код «дугих» диода (д / Л> 1, где је д дужина базе, Л ефективна дужина дифузионог пристрасности), расподела носиоца, а самим тим и отпор диоде (базе) је прецизно одређена дужина Л.

Смањење Л изазива смањење концентрације неравнотежних носача у бази, односно повећање њеног отпора. Ово, као што је горе наведено, доводи до повећања пада напона базе и смањења п-н споја (при У = цонст).Смањење пада напона преко п-н споја узрокује смањење струје убризгавања, а самим тим и даље повећање отпора базе.

Дужина Л се може променити применом магнетног поља на диоду. Такав ефекат практично доводи до увртања покретних носача и смањује се њихова покретљивост, па се тако и Л смањује. Истовремено се издужују струјне линије, односно повећава ефективна дебљина основе. Ово је ефекат масовне магнетне диоде.

Магнетне диоде се широко и разноврсно користе: бесконтактна дугмад и тастери, сензори за положај покретних тела, магнетно очитавање информација, контрола и мерење неелектричних величина, претварачи магнетног поља и претварачи углова.

Магнето диоде се налазе у бесконтактним релејима, магнето диоде у колима замењују колекторе ДЦ мотора. Постоје АЦ и ДЦ појачала са магнетном диодом где је улаз електромагнетни калем који покреће магнетну диоду, а излаз је само диодно коло. При струјама до 10 А могу се добити појачања реда 100.

Домаћа индустрија производи неколико врста магнетодиода. Њихова осетљивост варира од 10-9 до 10-2 А / м. Постоје и магнетодиоде способне да одреде не само јачину магнетног поља, већ и његов правац.

Из наведеног је јасно да је за употребу магнетних диода потребан извор константног или променљивог магнетног поља. Као такав извор могу се користити трајни магнети или електромагнети. Магнетне диоде морају бити постављене тако да линије магнетног поља буду управне на бочне површине полупроводничке структуре.

Рад магнетних диода је дозвољен када су повезане у серију. Уколико је потребно радити магнетне диоде у условима релативне влажности околине до 98% и на температури од 40°Ц, препоручује се додатно заптивање једињењима на бази епоксидних смола.