Què són els magnetodíodes i on s'utilitzen

Un magnetodíode és un tipus de díode semiconductor, la característica de tensió actual del qual pot canviar sota la influència d'un camp magnètic.

Normal díode semiconductor té una base fina de manera que el camp magnètic canvia lleugerament la seva característica de corrent-tensió. Mentre que els magnetodíodes es distingeixen per una base gruixuda (llarga), amb la qual la longitud del camí del corrent supera significativament la longitud dissipada dels portadors injectats a la base.

El gruix tradicional de la base és d'uns pocs mil·límetres i la seva resistència és comparable a la resistència directa unió p-n... A mesura que augmenta la inducció del camp magnètic dirigit a través d'ell, la resistència de la base augmenta significativament, de manera similar a la d'un magnetoresistor.

En aquest cas, la resistència total del díode també augmenta i el corrent directe disminueix.Aquest fenomen de reducció de corrent també es deu al fet que quan la resistència de la base augmenta, la tensió es redistribueix, la caiguda de tensió a través de la base augmenta i la caiguda de tensió a través de la unió p-n disminueix i el corrent disminueix en conseqüència.

L'efecte del magnetodíode es pot investigar quantitativament mirant la característica de tensió actual del magnetodíode, que es mostra a la figura. Aquí és evident que a mesura que augmenta la inducció magnètica, el corrent directe disminueix.

El fet és que el magnetodíode difereix dels díodes semiconductors ordinaris perquè està fet d'un semiconductor amb una alta resistència, la conductivitat del qual és propera a la seva, i la longitud de la base d és diverses vegades més gran que la longitud de desviació de el portador difús L .Mentre que en els díodes ordinaris d és inferior a L.

Tingueu en compte que els díodes magneto es caracteritzen per una caiguda de tensió directa més gran, a diferència dels díodes clàssics, que es deu precisament a l'augment de la resistència de la base. En altres paraules, un magnetodíode és un dispositiu semiconductor amb una unió pn i contactes no rectificadors entre els quals hi ha una regió semiconductora d'alta resistència.

Els díodes magnètics estan fets de semiconductors no només amb alta resistència, sinó també amb la major mobilitat possible de portadors de càrrega. Sovint, l'estructura del magnetodíode p-i-n, mentre que la regió i és allargada i té una resistència important, és precisament en això on s'observa un efecte magnetoresistiu pronunciat. En aquest cas, la sensibilitat dels díodes magnètics als canvis en la inducció magnètica és superior a la dels sensors Hall fets del mateix material.

Per exemple, per als magnetodíodes KD301V a B = 0 i I = 3 mA, la caiguda de tensió a través del díode és de 10 V, i a B = 0,4 T i I = 3 mA, uns 32 V. En direcció cap endavant a nivells d'injecció alts , la conducció del magnetodíode es determina portadors no d'equilibri injectats a la base.

La caiguda de tensió es produeix principalment no a la unió p-n, com en un díode convencional, sinó a una base amb alta resistència. Si el díode magnètic portador de corrent es col·loca en un camp magnètic transversal B, la resistència de la base augmentarà. Això farà que disminueixi el corrent a través del díode magnètic.

En els díodes «llargs» (d / L> 1, on d és la longitud de la base, L és la longitud efectiva del biaix de difusió), la distribució del portador i, per tant, la resistència del díode (base) està determinada amb precisió per la longitud L.

Una disminució de L provoca una disminució de la concentració de portadors no equilibrats a la base, és a dir, un augment de la seva resistència. Això, com s'ha indicat anteriorment, fa que la caiguda de tensió de la base augmenti i la unió p-n disminueixi (a U = const).La disminució de la caiguda de tensió a través de la unió p-n fa que el corrent d'injecció disminueixi i, per tant, la resistència de la base augmenti encara més.

La longitud L es pot canviar aplicant un camp magnètic al díode. Aquest efecte pràcticament condueix a una torsió dels suports mòbils i la seva mobilitat disminueix, per tant, també disminueix L. Simultàniament, les línies actuals s'allargan, és a dir, augmenta el gruix efectiu de la base. Aquest és l'efecte del díode magnètic a granel.

Els díodes magnètics s'utilitzen àmpliament i diversament: botons i tecles sense contacte, sensors per a la posició dels cossos en moviment, lectura magnètica d'informació, control i mesura de magnituds no elèctriques, transductors de camp magnètic i transductors d'angle.

Els díodes magneto es troben en relés sense contacte, els díodes magneto en circuits substitueixen els col·lectors dels motors de corrent continu. Hi ha amplificadors de díodes magnètics AC i DC on l'entrada és una bobina electromagnètica que impulsa el díode magnètic i la sortida és el propi circuit del díode. Amb corrents de fins a 10 A, es poden obtenir guanys de l'ordre de 100.

La indústria domèstica produeix diversos tipus de magnetodíodes. La seva sensibilitat varia de 10-9 a 10-2 A / m. També hi ha magnetodíodes capaços de determinar no només la força del camp magnètic, sinó també la seva direcció.

De l'anterior es desprèn que l'ús de díodes magnètics requereix una font de camp magnètic constant o variable. Es poden utilitzar imants permanents o electroimants com a font. Els díodes magnètics s'han d'instal·lar de manera que les línies del camp magnètic siguin perpendiculars a les superfícies laterals de l'estructura semiconductora.

El funcionament dels díodes magnètics està permès quan estan connectats en sèrie. Si és necessari operar els díodes magnètics en condicions d'humitat relativa de l'ambient fins al 98% i a una temperatura de 40 ° C, es recomana un segellat addicional amb compostos basats en resines epoxi.