磁敏二極體

磁敏二極體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、回響快、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套用。

基本信息

• 中文名：磁敏二極體

• 原理：霍耳效應
• 特點：體積小、靈敏度高
• 套用領域：磁測、無損探傷等

簡介

磁敏二極體

磁敏二極體是基於霍耳效應研製出來的, 其特點是體積小, 靈敏度高。磁敏二極體,較長的管腳為正極區, 較短的管腳為負極區。凸出面為磁敏感面。磁敏二極體在正向磁場或負向磁場的作用下, 其輸出信號增量的方向是不同的。據此, 就可以判斷磁場的方向。常見的磁敏二極體有2ACM，其隨著溫度的升高, 磁場輸出電壓△十或△一均下降。這種現象是由於製作材料鍺對溫度比較敏感造成的。磁敏二極體能將磁信息轉換成電信號, 已廣泛套用於磁測、無損探傷、無觸點開關等技術領域。

工作原理

磁敏二極體

在電路中，P+區接正電極，N+區接負電極，即給磁敏二極體加上正電壓時，P+區向i區注人空穴，N+區向i區注入電子。在沒有外加磁場時，大部分的空穴和電子分別流人N+區和P+區而產生電流，只有很少一部分載流子在i區或R區複合。此時;區有固定的阻值，器件呈穩定狀態。若給磁敏二極體外加一個磁場B+時，在正向磁場的作用下，空穴和電子在洛侖茲力的作用下偏向r區，如圖(b)所示。由於空穴和電子在，區的複合速率大，因此載流子複合掉的比沒有磁場時大得多，從而使i區中的載流子數目減少，i區電阻增大，該區的電壓降也增加，又使P+與N+結的結壓降減小，導致注人到i區的載流子數目減少。其結果是使i區的電阻繼續增大，其壓降也繼續增大，形成正反饋過程，直到迸人某一動平衡狀態為止。當給磁敏二極體加一個反向磁場B-時，載流子在洛侖茲力的作用下均偏離複合區r。其偏離，區的結果與加正向磁場時的情況恰恰相反，此時磁敏二極體的正向電流增大，電阻減小。
磁敏二極體是採用電子與空穴雙重注人效應及複合效應原理工作的，具有很高的靈敏度。由於磁敏二極體在正、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。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套用。

磁敏二極體

磁敏二極體內部結構與普通二極體不同，在P區與N區之間有一線度遠大於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，嵌有一載流子高複合區——R區，其基本結構如圖1所示。該管採用電子與空穴雙注入效應及複合效應來控制流過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區複合，器件呈穩定狀態。若外界加一正向磁場B+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區的複合率極高，因此大部分載流子在R區複合，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－時，則外部表現為電阻減小，電流增大，壓降減小。
磁敏二極體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）成正比呈線性關係，磁敏二極體的伏安特性如圖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，通過磁敏二極體的電流越大，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。
最後，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。