Mis on magnetodioodid ja kus neid kasutatakse

Magnetodiood on pooljuhtdioodi tüüp, mille voolu-pinge karakteristik võib magnetvälja mõjul muutuda.

Tavaline pooljuhtdiood on õhukese põhjaga, nii et magnetväli muudab veidi oma voolu-pinge karakteristikut. Magnetodioode eristab aga paks (pikk) alus, millega voolu teepikkus ületab oluliselt alusesse sisestatud kandjate hajutatud pikkust.

Traditsiooniline aluse paksus on vaid paar millimeetrit ja selle takistus on võrreldav otsese takistusega p-n-ristmik… Seda läbiva magnetvälja induktsiooni suurenedes suureneb aluse takistus sarnaselt magnetotakistiga oluliselt.

Sel juhul suureneb ka dioodi kogutakistus ja pärivool väheneb.See voolu vähenemise nähtus on tingitud ka sellest, et kui baastakistus muutub suuremaks, siis pinge jaotub ümber, pingelang aluse kohal suureneb ning p-n-siirde pingelang väheneb ja vool vastavalt väheneb.

Magnetodioodi mõju saab kvantitatiivselt uurida, vaadates magnetodoodi voolu-pinge karakteristikut, mis on näidatud joonisel. Siin on ilmne, et magnetilise induktsiooni suurenedes pärivool väheneb.

Fakt on see, et magnetodiood erineb tavalistest pooljuhtdioodidest selle poolest, et see on valmistatud suure takistusega pooljuhist, mille juhtivus on omale lähedane ja mille aluse pikkus d on mitu korda suurem kui pooljuhtdioodi hälbe pikkus. hajuskandja L .Kui tavalistes dioodides on d väiksem kui L.

Pange tähele, et magnetodioode iseloomustab erinevalt klassikalistest dioodidest suurem ettepoole suunatud pinge langus, mis on tingitud just aluse suurenenud takistusest. Teisisõnu on magnetodiood pn-siirde ja mittealaldavate kontaktidega pooljuhtseade, mille vahel on suure takistusega pooljuhtpiirkond.

Magnetdioodid on valmistatud pooljuhtidest mitte ainult suure takistusega, vaid ka laengukandjate võimalikult suure liikuvusega. Sageli on p-i-n magnetodoodi struktuur, kuigi piirkond i on piklik ja sellel on märkimisväärne takistus, täheldatakse just selles tugevat magnetoresistiivset efekti. Sellisel juhul on magnetdioodide tundlikkus magnetinduktsiooni muutustele suurem kui samast materjalist Halli anduritel.

Näiteks KD301V magnetodioodide puhul B = 0 ja I = 3 mA korral on pingelang dioodil 10 V ning B = 0,4 T ja I = 3 mA puhul umbes 32 V. Edasisuunas kõrgel sissepritsetasemel , määratakse magnetodoodi juhtivus alusesse süstitud mittetasakaalukandjad.

Pingelangus toimub peamiselt mitte p-n-siirdes, nagu tavalisel dioodil, vaid suure takistusega aluses. Kui voolu kandev magnetdiood asetatakse ristsuunas olevasse magnetvälja B, siis baastakistus suureneb. See põhjustab magnetdioodi läbiva voolu vähenemise.

"Pikkade" dioodide puhul (d / L> 1, kus d on aluse pikkus, L on difusiooni nihke efektiivne pikkus) on kandja jaotus ja seega dioodi (aluse) takistus täpselt määratud pikkus L.

L vähenemine põhjustab mittetasakaaluliste kandjate kontsentratsiooni vähenemist aluses, see tähendab selle vastupidavuse suurenemist. See, nagu eespool märgitud, põhjustab baaspinge languse suurenemise ja p-n-siirde vähenemise (at U = const).Pingelanguse vähenemine p-n-siirde kohal põhjustab sissepritsevoolu vähenemise ja seetõttu baastakistuse edasise suurenemise.

Pikkust L saab muuta, rakendades dioodile magnetvälja. Selline efekt viib praktiliselt liikuvate kandjate väänlemiseni ja nende liikuvus väheneb, mistõttu väheneb ka L. Samaaegselt pikenevad voolujooned ehk aluse efektiivne paksus suureneb. See on hulgimagnetdioodi efekt.

Magnetdioode kasutatakse laialdaselt ja mitmekesiselt: kontaktivabad nupud ja klahvid, liikuvate kehade asukoha andurid, informatsiooni magnetiline lugemine, mitteelektriliste suuruste juhtimine ja mõõtmine, magnetvälja andurid ja nurgaandurid.

Magnetodioode leidub kontaktivabades releedes, ahelates olevad magnetdioodid asendavad alalisvoolumootorite kollektoreid. On olemas vahelduv- ja alalisvoolu magnetdioodiga võimendid, kus sisendiks on elektromagnetiline mähis, mis juhib magnetdioodi ja väljundiks on dioodiahel ise. Voolutugevusel kuni 10 A on võimendused suurusjärgus 100.

Kodutööstus toodab mitut tüüpi magnetodioode. Nende tundlikkus varieerub vahemikus 10-9 kuni 10-2 A / m. Samuti on olemas magnetodioodid, mis suudavad määrata mitte ainult magnetvälja tugevust, vaid ka selle suunda.

Eelnevast on selge, et magnetdioodide kasutamiseks on vaja konstantse või muutuva magnetvälja allikat. Sellise allikana võib kasutada püsimagneteid või elektromagneteid. Magnetdioodid tuleb paigaldada nii, et magnetvälja jõujooned oleksid pooljuhtkonstruktsiooni külgpindadega risti.

Magnetdioodide töö on lubatud, kui need on ühendatud järjestikku. Kui magnetdioode on vaja kasutada keskkonna suhtelise niiskuse tingimustes kuni 98% ja temperatuuril 40 ° C, on soovitatav täiendav tihendamine epoksüvaikudel põhinevate ühenditega.