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词条 磁敏二极管
释义

简介

磁敏二极管是基于霍耳效应研制出来的, 其特点是体积小, 灵敏度高。磁敏二极管,较长的管脚为正极区, 较短的管脚为负极区。凸出面为磁敏感面.磁敏二极管在正向磁场或负向磁场的作用下, 其输出信号增量的方向是不同的。据此, 就可以判断磁场的方向.常见的磁敏二极管有2ACM,其随着温度的升高, 磁场输出电压△ 十或△ 一均下降。这种现象是由于制作材料锗对温度比较敏感造成的。磁敏二极管能将磁信息转换成电信号, 已广泛应用于磁测、无损探伤、无触点开关等技术领域。

磁敏二极管工作原理

在电路中,P+区接正电极,N+区接负电极,即给磁敏二极管加上正电压时,P+区向i区注人空穴,N+区向i区注入电子。在没有外加磁场时,大部分的空穴和电子分别流人N+区和P+区而产生电流,只有很少一部分载流子在i区或r区复合,如图(a)所示。此时;区有固定的阻值,器件呈稳定状态。若给磁敏二极管外加一个磁场B+时,在正向磁场的作用下,空穴和电子在洛仑兹力的作用下偏向r区,如图(b)所示。由于空穴和电子在,区的复合速率大,因此载流子复合掉的比没有磁场时大得多,从而使i区中的载流子数目减少,i区电阻增大,该区的电压降也增加,又使P+与N+结的结压降减小,导致注人到i区的载流子数目减少。其结果是使i区的电阻继续增大,其压降也继续增大,形成正反馈过程,直到迸人某一动平衡状态为止。当给磁敏二极管加一个反向磁场B-时,载流子在洛仑兹力的作用下均偏离复合区r,如图(c)所示。其偏离,区的结果与加正向磁场时的情况恰恰相反,此时磁敏二极管的正向电流增大,电阻减小。

磁敏二极管是采用电子与空穴双重注人效应及复合效应原理工作的,具有很高的灵敏度。由于磁敏二极管在正、负磁场作用下,其输出信号增量的方向不同,因此利用这一点可以判别磁场方向。磁敏二极管是一种新型的磁电转换器件。这种元件比霍尔元件的探测灵敏度高,且具有体积小、响应快、无触点、输出功率大及线性特性好的优点。该器件在磁力探测、无触点开关、位移测量、转速测量及其他各种自动化设备上得到了广泛的应用。

磁敏二极管内部结构与普通二极管不同,在P区与N区之间有一线度远大于载流子扩散长度的高纯空间电荷区——1区,在1区的一个侧面上,嵌有一载流子高复合区——R区,其基本结构如图1所示。该管采用电子与空穴双注入效应及复合效应来控制流过PN结的电流。在外界磁场的作用下,两效应作用结果以乘积取值。因此它具有很高的探测灵敏度。当外界无磁场时,加正向电压,N区电子大部分注入P区空穴内(图2),只有少数载流子在1区及R区复合,器件呈稳定状态。若外界加一正向磁场B+(图3)时,在正向磁场洛仑兹力的作用下,空穴及电子运动方向均偏向R区,空穴及电子在R区的复合率极高,因此大部分载流子在R区复合,则1区中载流子数目大为减少,R区电阻随之增大,压降亦增大,从而循环产生正反馈,使该管外部表现为电阻增大,电流减小,压降增大;反之,外界加B-(图4)时,则外部表现为电阻减小,电流增大,压降减小。

磁敏二极管的电压输出特性如图5所示,由图可看出,在弱磁场作用下,输出电压(U)与磁感应强度(B)成正比呈线性关系,磁敏二极管的伏安特性如图6所示。在磁感应强度B不同时,有着不同的伏安特性曲线,AB为负载线。由图可以看出,通过磁敏二极管的电流越大,在同一磁场作用下,输出电压越高,灵敏度也越高。在负向磁场作用下,其电阻小、电流大;在正向磁场作用下,其电阻大,电流小。

最后,在选择该管时还要注意一些重要的参数,额定工作电压:V0;工作电流:L0;及使用频限f0。例如国产2ACM-1A管,其V0=12V,2mA<I0<215mA,f0<10kHz。

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更新时间:2025/3/17 5:02:38