Магнитодиоды

МАГНИТОРЕЗИСТОРЫ

Магниторезисторы — это полупро­водниковые резисторы, у которых электрическое сопротивление зависит от действующего на резистор магнитного поля. Изменение электрического сопро­тивления под действием поперечного магнитного поля называют магнито-резистивным эффектом (эффектом Гаусса). Этот эффект объясняется сле­дующим образом.

Если бы все электроны имели одинаковую среднюю скорость, то при ра­венстве силы поля и силы Лоренца они двигались бы так, как будто магнитного поля вообще нет. Но в действительности скорости у электронов различны. Поэтому для электронов, скорость которых отличается от средней, нет равенства силы поля и силы Лоренца. Одна из этих сил больше другой и вызывает отклонение электронов. Траектории таких электронов искривляются, и путь электронов становится длиннее, а это означает, что увеличивается сопро­тивление полупроводника. В этом и заключается магниторезистивный эф­фект. При увеличении магнитной индук­ции от 0 до 1 Тл сопротивление магниторезисторов может увеличиться в несколько раз.

Увеличение сопротивления тем больше, чем больше магнитная индукция и подвижность носителей. Поэтому для изготовления магниторезисторов применяют полупроводники с возможно более высокой подвижностью носите­лей заряда, например антимонид индия InSb или арсенид индия InAs и некоторые другие. Как и у всех полупроводниковых приборов, сопротивление магниторезисторов при повышении температуры значительно уменьшается.

Основные параметры магниторезисторов: номинальное сопротивление при отсутствии магнитного поля; отношение сопротивления при действии магнитного поля с определенным значением магнитной индукции к номинальному сопротивлению; температурный коэффициент сопротивления и максимальная допусти­мая мощность рассеяния.

Магниторезисторы применяются в измерительной технике, в частности для измерения магнитной индукции,

в качестве бесконтактных датчиков перемещений, в бесконтактных выключателях и переключателях и во

многих других устройствах электронной техники и электротехники.

Магнитодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, у которых вольт-амперная характеристика изме­няется под действием магнитного поля. У обычных полупроводниковых диодов тонкая база и магнитное поле незначи­тельно изменяет вольт-амперную характеристику. А магнитодиоды имеют толстую («длинную») базу, в которой длина пути тока много больше диффу­зионной длины инжектированных в базу носителей. Обычно толщина базы составляет несколько миллиметров. В этом случае сопротивление базы соизмеримо с прямым сопротивлением р — п-перехода. При увеличении индукции поперечного магнитного поля сопротивление базы значительно возрастает, подобно тому как это происходит в магниторезисторе. Возрастает общее сопротивление диода, и прямой ток уменьшается. Такое уменьшение тока связано еще и с тем, что при увеличении сопротивления базы происходит перераспределение напряже­ния, т. е. увеличивается падение напряжения на базе и соответственно умень­шается напряжение на р — n-переходе, от чего дополнительно снижается ток. Такой магнитодиодный эффект наглядно по­казывают вольт-амперные характеристики магнитодиода (рис. 11.7). Из них хорошо видно, что с повышением магнитной индукции прямой ток уменьшается.

Рис. 11.7. Вольт-амперные характеристики и условное графическое обозначение магнитодиода

Следует отметить, что для магнитодиодов характерно значительно большее прямое напряжение, чем для обычных диодов, что объясняется большим сопро­тивлением базы.

Изготовляют магнитодиоды на основе полупроводников с возможно большей подвижностью носителей. Часто магнитодиоды делают со струк­турой p — i — n, причем удлиненная об­ласть i обладает значительным сопро­тивлением и именно в ней возникает резко выраженный магниторезистивный эффект. Чувствительность к изменению магнитной индукции у магнитодио-дов выше, нежели у преобразователей Холла.

Магнитодиоды нашли широкое и раз­нообразное применение: в бесконтакт­ных кнопках и клавишах, служащих для ввода информации; в качестве датчиков положения движущихся пред­метов; для считывания магнитной запи­си информации; для измерений и контро­ля различных неэлектрических величин. На магнитодиодах могут быть построе­ны бесконтактные реле тока. Схема на магнитодиодах. может заменять кол­лектор у электродвигателя постоянного тока. Возможны магнитодиодные уси­лители постоянного и переменного тока. Входом у них является обмотка электро­магнита, магнитное поле которого управ­ляет магнитодиодом, а выходом служит цепь самого диода. Для токов до 10 А можно получить коэффициент усиления в несколько сотен.

Дата добавления: 2014-01-14