磁敏二極管的外形如下圖(a)所示。較短的引腳為負(fù)極(N+區(qū))。凸出面為磁敏感面,即下圖(a)中箭頭所指的那一面。下圖(b)所示為磁敏二極管的電路圖形符號(hào)。
1.磁敏二極管的基本結(jié)構(gòu)
磁敏二極管的基本結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。它的結(jié)構(gòu)形式與PIN二極管相似,是一種P+-I-N+結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。
如下圖所示,它是一種用一塊接近于本征的高純度半導(dǎo)體材料硅或鍺,在其兩端用合金或擴(kuò)散法分別制作P+和N+區(qū),中間隔以較長的近本征區(qū),從而形成P+-I-N+結(jié)構(gòu)。再在本征區(qū)的側(cè)面上,用研磨或擴(kuò)散等工藝形成高復(fù)合區(qū)r,由此制成磁敏二極管。P+端引線為正極端,N+端引線為負(fù)極端。
需要說明的是:磁敏二極管中間間隔的近本征區(qū)的長度大于空穴和電子的擴(kuò)散長度。
2.磁敏二極管的工作原理
要使磁敏二極管正常工作,必須在P+端接電源正極,N+端接電源負(fù)極,它也具有單向?qū)щ娞匦?。在無外磁場時(shí),空穴由P+區(qū)注入到I區(qū),電子由N+區(qū)注入到I區(qū)。流入I區(qū)的電子和空穴構(gòu)成了電流,很少一部分在I區(qū)復(fù)合掉。
(1)加B+磁場
當(dāng)加上如圖上圖(a)所示的磁場B+時(shí),由于洛倫茲力的作用,電子和空穴都會(huì)向高復(fù)合區(qū)r處偏轉(zhuǎn)。在r區(qū)電子和空穴的復(fù)合率很高,由于大量的空穴和電子已復(fù)合,使I區(qū)載流子濃度降低,電阻增大,電流減小,
(2)加B-磁場
當(dāng)加上如上圖(b)所示的反向磁場B-時(shí),注入I區(qū)的電子和空穴會(huì)離開復(fù)合區(qū)向r面相對(duì)的方向偏轉(zhuǎn)。這樣,電子和空穴的復(fù)合率就減小,載流子濃度增大,電阻減小,電流增大。
隨著磁場強(qiáng)度的增加,電阻的變化增大,由于磁敏二極管把空穴和電子兩種載流子注入效應(yīng)和復(fù)合效應(yīng)巧妙地結(jié)合起來,因此對(duì)磁場的靈敏度很高。
流過磁敏二極管的電流會(huì)隨磁場的強(qiáng)弱和方向發(fā)生變化,因此磁敏二極管是探測磁場的有效器件。
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