แมกนีโตไดโอดคืออะไรและใช้ที่ไหน

แมกนีโตไดโอดเป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ชนิดหนึ่ง ซึ่งคุณลักษณะของกระแส-แรงดันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็ก

ปกติ ไดโอดสารกึ่งตัวนำ มีฐานที่บางเพื่อให้สนามแม่เหล็กเปลี่ยนคุณลักษณะของกระแส-แรงดันเล็กน้อย ในขณะที่แมกนีโตไดโอดมีความโดดเด่นด้วยฐานที่หนา (ยาว) ซึ่งความยาวพาธของกระแสเกินความยาวที่กระจายตัวของพาหะที่ฉีดเข้าไปในฐานอย่างมีนัยสำคัญ

ความหนาดั้งเดิมของฐานมีเพียงไม่กี่มิลลิเมตร และความต้านทานของมันเทียบได้กับความต้านทานโดยตรง p-n-ทางแยก… เมื่อการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่พุ่งผ่านสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น ความต้านทานของฐานจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก คล้ายกับความต้านทานของแมกนีโตรีซิสเตอร์

ในกรณีนี้ ความต้านทานรวมของไดโอดจะเพิ่มขึ้นด้วย และกระแสไปข้างหน้าจะลดลงปรากฏการณ์การลดลงของกระแสนี้ยังเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อความต้านทานฐานมีขนาดใหญ่ขึ้น แรงดันไฟฟ้าจะถูกกระจายใหม่ แรงดันตกคร่อมฐานจะเพิ่มขึ้น และแรงดันตกคร่อมจุดเชื่อมต่อ p-n จะลดลงและกระแสจะลดลงตามลำดับ

ผลกระทบของแมกนีโตไดโอดสามารถตรวจสอบเชิงปริมาณได้โดยดูที่ลักษณะแรงดันกระแสไฟฟ้าของแมกนีโตไดโอด ซึ่งแสดงไว้ในรูป เห็นได้ชัดว่าเมื่อการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเพิ่มขึ้น กระแสไปข้างหน้าจะลดลง

ความจริงก็คือว่าแมกนีโตไดโอดนั้นแตกต่างจากไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไปตรงที่มันทำจากสารกึ่งตัวนำที่มีความต้านทานสูง ค่าการนำไฟฟ้าใกล้เคียงกับตัวมันเอง และความยาวของฐาน d นั้นมากกว่าความยาวเบี่ยงเบนของ พาหะกระจาย L ในขณะที่ไดโอดธรรมดา d น้อยกว่า L

โปรดทราบว่าไดโอดแม๊กมีลักษณะของแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้ามากกว่า ซึ่งแตกต่างจากไดโอดแบบคลาสสิก ซึ่งเป็นผลมาจากความต้านทานที่เพิ่มขึ้นของฐาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง แมกนีโตไดโอดเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีจุดเชื่อมต่อ pn และหน้าสัมผัสที่ไม่แก้ไขซึ่งมีพื้นที่เซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้านทานสูง

ไดโอดแม่เหล็กทำจากเซมิคอนดักเตอร์ ไม่เพียงแต่มีความต้านทานสูงเท่านั้น แต่ยังมีตัวพาประจุที่เคลื่อนที่ได้มากที่สุดอีกด้วย บ่อยครั้งที่โครงสร้างของ p-i-n magnetodiode ในขณะที่บริเวณ i ยืดออกและมีความต้านทานที่สำคัญ ในกรณีนี้จะสังเกตเห็นผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่เด่นชัด ในกรณีนี้ ความไวของไดโอดแม่เหล็กต่อการเปลี่ยนแปลงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กจะสูงกว่าความไวของเซ็นเซอร์ Hall ที่ทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน

ตัวอย่างเช่น สำหรับแมกนีโตไดโอด KD301V ที่ B = 0 และ I = 3 mA แรงดันตกคร่อมไดโอดคือ 10 V และที่ B = 0.4 T และ I = 3 mA — ประมาณ 32 V ในทิศทางไปข้างหน้าที่ระดับการฉีดสูง , การนำของแมกนีโตไดโอดถูกกำหนดโดยพาหะที่ไม่สมดุลซึ่งฉีดเข้าไปในฐาน

แรงดันไฟตกส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดขึ้นที่จุดต่อ p-n เช่นเดียวกับไดโอดทั่วไป แต่เกิดขึ้นที่ฐานที่มีความต้านทานสูง หากวางไดโอดแม่เหล็กที่มีกระแสอยู่ในสนามแม่เหล็กตามขวาง B ความต้านทานฐานจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะทำให้กระแสผ่านไดโอดแม่เหล็กลดลง

ในไดโอด «ยาว» (d / L> 1 โดยที่ d คือความยาวของฐาน L คือความยาวที่มีประสิทธิภาพของอคติการแพร่กระจาย) การกระจายพาหะและความต้านทานของไดโอด (ฐาน) ถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดย ความยาว L

การลดลงของ L ทำให้ความเข้มข้นของตัวพาที่ไม่สมดุลในฐานลดลง นั่นคือ ความต้านทานเพิ่มขึ้น ตามที่ระบุไว้ข้างต้นทำให้แรงดันตกคร่อมฐานเพิ่มขึ้นและทางแยก p-n ลดลง (ที่ U = const) การลดลงของแรงดันตกคร่อมทางแยก p-n ทำให้กระแสฉีดลดลงและทำให้ความต้านทานฐานเพิ่มขึ้นอีก

ความยาว L สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้สนามแม่เหล็กกับไดโอด ผลกระทบดังกล่าวนำไปสู่การบิดตัวของพาหะเคลื่อนที่และความคล่องตัวลดลง ดังนั้น L ก็ลดลงตามที่เป็นอยู่ พร้อมกันนั้น เส้นปัจจุบันจะยาวขึ้น นั่นคือ ความหนาของฐานที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น นี่คือเอฟเฟกต์ไดโอดแม่เหล็กจำนวนมาก

ไดโอดแม่เหล็กใช้กันอย่างแพร่หลายและหลากหลาย: ปุ่มและปุ่มแบบไม่สัมผัส, เซ็นเซอร์สำหรับตำแหน่งของวัตถุที่เคลื่อนไหว, การอ่านข้อมูลแม่เหล็ก, การควบคุมและการวัดปริมาณที่ไม่ใช้ไฟฟ้า, ตัวแปลงสนามแม่เหล็กและตัวแปลงมุม

ไดโอดแม๊กพบในรีเลย์แบบไร้สัมผัส ไดโอดแม๊กในวงจรแทนที่ตัวสะสมของมอเตอร์กระแสตรง มีแอมพลิฟายเออร์ไดโอดแม่เหล็ก AC และ DC โดยที่อินพุตคือขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนไดโอดแม่เหล็กและเอาต์พุตคือวงจรไดโอดเอง ที่กระแสสูงถึง 10 A สามารถรับกำไรจากคำสั่ง 100 ได้

อุตสาหกรรมในประเทศผลิตแมกนีโตไดโอดหลายประเภท ความไวของพวกเขาแตกต่างกันไปตั้งแต่ 10-9 ถึง 10-2 A / m นอกจากนี้ยังมีแมกนีโตไดโอดที่สามารถกำหนดความแรงของสนามแม่เหล็กได้ไม่เพียง แต่ยังกำหนดทิศทางของมันด้วย

จากข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าการใช้ไดโอดแม่เหล็กต้องมีแหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กคงที่หรือแปรผัน สามารถใช้แม่เหล็กถาวรหรือแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแหล่งดังกล่าวได้ ต้องติดตั้งไดโอดแม่เหล็กเพื่อให้เส้นสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับพื้นผิวด้านข้างของโครงสร้างสารกึ่งตัวนำ

อนุญาตให้ใช้ไดโอดแม่เหล็กเมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม หากจำเป็นต้องใช้งานไดโอดแม่เหล็กในสภาวะที่มีความชื้นสัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมสูงถึง 98% และที่อุณหภูมิ 40 ° C แนะนำให้ใช้การปิดผนึกเพิ่มเติมโดยใช้สารประกอบจากอีพอกซีเรซิน