磁敏二極管的工作原理與結構特性

磁敏二極管的工作原理

當磁敏二極管未受到外界磁場作用時，外加正偏壓，如圖（a）所示，則有大量的空穴從P區通過I區進入N區，同時也有大量電子注入P區，形成電流。只有少量電子和空穴在I區復合掉。

當磁敏二極管受到外界磁場H‘（正向磁場）作用時，如圖（b）所示，則電子和空穴受到洛倫茲力的作用而向r區偏轉，由于r區的電子和空穴復合消失速度比光滑面I區快，因此形成的電流因復合速度快而成小。

當磁敏二極管受到外界磁場H—（反向磁場）作用時，如圖（c）所示，電子—空穴對受到洛倫茲力作用向光滑面偏轉，電子—空穴的復合率明顯威小，因而形成的電流變大。（磁敏二極管反向偏置時，僅流過很微小電流，幾乎與磁場無關。）

利用磁敏二極管在磁場強度的變化下，其電流發生變化，便可實現磁電轉換。而且由上可見腐復合面與光滑面的復合串差別愈大，磁敏二極管的靈敏度也就越高。

磁敏二極管適用于哪些場合

磁敏二極管是采用電子與空穴雙重注人效應及復合效應原理工作的，具有很高的靈敏度。由于磁敏二極管在正、負磁場作用下，其輸出信號增量的方向不同，因此利用這一點可以判別磁場方向。磁敏二極管是一種新型的磁電轉換器件。這種元件比霍爾元件的探測靈敏度高，且具有體積小、響應快、無觸點、輸出功率大及線性特性好的優點。該器件在磁力探測、無觸點開關、位移測量、轉速測量及其他各種自動化設備上得到了廣泛的應用。

磁敏二極管特性

磁敏二極管內部結構與普通二極管不同，在P區與N區之間有一線度遠大于載流子擴散長度的高純空間電荷區——1區，在1區的一個側面上，嵌有一載流子高復合區——R區，其基本結構如圖1所示。該管采用電子與空穴雙注入效應及復合效應來控制流過PN結的電流。在外界磁場的作用下，兩效應作用結果以乘積取值。因此它具有很高的探測靈敏度。當外界無磁場時，加正向電壓，N區電子大部分注入P區空穴內（圖2），只有少數載流子在1區及R區復合，器件呈穩定狀態。若外界加一正向磁場B+（圖3）時，在正向磁場洛侖茲力的作用下，空穴及電子運動方向均偏向R區，空穴及電子在R區的復合率極高，因此大部分載流子在R區復合，則1區中載流子數目大為減少，R區電阻隨之增大，壓降亦增大，從而循環產生正反饋，使該管外部表現為電阻增大，電流減小，壓降增大；反之，外界加B－（圖4）時，則外部表現為電阻減小，電流增大，壓降減小。

磁敏二極管的電壓輸出特性如圖5所示，由圖可看出，在弱磁場作用下，輸出電壓（U）與磁感應強度（B）成正比呈線性關系，磁敏二極管的伏安特性如圖6所示。在磁感應強度B不同時，有著不同的伏安特性曲線，AB為負載線。由圖可以看出，通過磁敏二極管的電流越大，在同一磁場作用下，輸出電壓越高，靈敏度也越高。在負向磁場作用下，其電阻小、電流大；在正向磁場作用下，其電阻大，電流小。

最后，在選擇該管時還要注意一些重要的參數，額定工作電壓：V0；工作電流：L0；及使用頻限f0。例如國產2ACM－1A管，其V0=12V，2mA《I0《215mA，f0《10kHz。

磁敏二極管是一種磁電轉換器件。這種元件比霍爾元件的探測靈敏度高，且具有體積小、響應快、無觸點、輸出功率大及線性特性好的優點。該器件在磁力探測、無觸點開關、位移測量、轉速測量及其他各種自動化設備上得到了廣泛的應用。

磁敏二極管內部結構與普通二極管不同，在P區與N區之間有一線度遠大于載流子擴散長度的高純空間電荷區-1區，在1區的一個側面上，嵌有一載流子高復合區-R區，其基本結構如圖1所示。該管采用電子與空穴雙注入效應及復合效應來控制流過PN結的電流。在外界磁場的作用下，兩效應作用結果以乘積取值。因此它具有很高的探測靈敏度。當外界無磁場時，加正向電壓，N區電子大部分注入P區空穴內（圖2），只有少數載流子在1區及R區復合，器件呈穩定狀態。若外界加一正向磁場B+（圖3）時，在正向磁場洛侖茲力的作用下，空穴及電子運動方向均偏向R區，空穴及電子在R區的復合率極高，因此大部分載流子在R區復合，則1區中載流子數目大為減少，R區電阻隨之增大，壓降亦增大，從而循環產生正反饋，使該管外部表現為電阻增大，電流減小，壓降增大；反之，外界加B一（圖4）時，則外部表現為電。r減小，電流增大，壓降減小。

磁敏二極管的電壓輸出特性如圖5所示，由圖可看出，在弱磁場作用下，輸出電壓（U）與磁感應強度（B）成正比呈線性關系，磁敏二極管的伏安特性如圖6所示。在磁感應強度B不同時，有著不同的伏安特性曲線，AB為負載線。由圖可以看出，通過磁敏二極管的電流越大，在同一磁場作用下，輸出電壓越高，靈敏度也越高。

在負向磁場作用下，其電阻小、電流大；在正向磁場作用下，其電阻大，電流小。

最后，在選擇該管時還要注意一些重要的參數，額定工作電壓：Vo；工作電流：Lo;及使用頻限foo例如國產2ACM-1A’管，其Vo=12V，2mA《Io《215mA，fo《lOkHz。

磁敏二極管的結構

磁敏二極管的結構如下圖所示。它是平面P＋-i-N＋型結構的二極管。在高純度半導體鍺的兩端用合金法做成高摻雜P型區和N型區。i區是高純空間電荷區，該區的長度遠遠大于載流子擴散的長度。在i區的一個側面上，用擴散、研磨或擴散雜質等方法制成高復合區r，在r區域內載流子的復合速率較大。

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