磁敏二极管的工作原理及结构特性

　　磁敏二极管的工作原理

　　当磁敏二极管未受到外界磁场作用时，外加正偏压，如图（a）所示，则有大量的空穴从P区通过I区进入N区，同时也有大量电子注入P区，形成电流。只有少量电子和空穴在I区复合掉。

　　当磁敏二极管受到外界磁场H‘（正向磁场）作用时，如图（b）所示，则电子和空穴受到洛伦兹力的作用而向r区偏转，由于r区的电子和空穴复合消失速度比光滑面I区快，因此形成的电流因复合速度快而成小。

　　当磁敏二极管受到外界磁场H—（反向磁场）作用时，如图（c）所示，电子—空穴对受到洛伦兹力作用向光滑面偏转，电子—空穴的复合率明显威小，因而形成的电流变大。（磁敏二极管反向偏置时，仅流过很微小电流，几乎与磁场无关。）

　　利用磁敏二极管在磁场强度的变化下，其电流发生变化，便可实现磁电转换。而且由上可见腐复合面与光滑面的复合串差别愈大，磁敏二极管的灵敏度也就越高。

　　磁敏二极管适用于哪些场合

　　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。

　　磁敏二极管特性

　　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。

　　磁敏二极管是一种磁电转换器件。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一（图4）时，则外部表现为电。r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：Vo；工作电流：Lo;及使用频限foo例如国产2ACM-1A’管，其Vo=12V，2mA《Io《215mA，fo《lOkHz。

　　磁敏二极管的结构

　　磁敏二极管的结构如下图所示。它是平面P＋-i-N＋型结构的二极管。在高纯度半导体锗的两端用合金法做成高掺杂P型区和N型区。i区是高纯空间电荷区，该区的长度远远大于载流子扩散的长度。在i区的一个侧面上，用扩散、研磨或扩散杂质等方法制成高复合区r，在r区域内载流子的复合速率较大。

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磁敏二极管的主要参数

灵敏度

当外加磁感应强度B为±0．lT时，输出端电压增量与电流增量之比称为灵敏度。国产2ACM型磁敏二极管的灵敏度为80OmV/mA。

工作电压化和工作电流几

工作电压和工作电流是指磁敏二极管在零磁场时的电压和电流值。国产2ACM型磁敏二极管的工作电压为5-7V，工作电流为1.5-2.5mA。

电压输出特性

电压输出特性曲线如图所示。在弱磁场下，输出电压与磁感应强度成正比，为线性关系。随着磁场的增强，输出电压与磁感应强度呈非线性关系。

图：磁敏二极管输出特性曲线

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