Apa itu magnetodioda dan di mana mereka digunakan

Magnetodioda adalah jenis dioda semikonduktor, yang karakteristik tegangan arusnya dapat berubah di bawah pengaruh medan magnet.

Normal dioda semikonduktor memiliki basis tipis sehingga medan magnet sedikit mengubah karakteristik arus-tegangannya. Sementara magnetodioda dibedakan oleh alas yang tebal (panjang), yang panjang jalurnya untuk arus secara signifikan melebihi panjang pembawa yang hilang yang disuntikkan ke alas.

Ketebalan alas tradisional hanya beberapa milimeter, dan resistansinya sebanding dengan resistansi langsung p-n-junction… Saat induksi medan magnet yang diarahkan melaluinya meningkat, resistansi basis meningkat secara signifikan, mirip dengan magnetoresistor.

Dalam hal ini, resistansi total dioda juga meningkat, dan arus maju berkurang.Fenomena reduksi arus ini juga disebabkan oleh fakta bahwa ketika resistansi basis menjadi lebih besar, tegangan didistribusikan kembali, penurunan tegangan pada basis meningkat, dan penurunan tegangan pada persimpangan p-n berkurang dan arus juga berkurang.

Pengaruh magneto-dioda dapat diselidiki secara kuantitatif dengan melihat karakteristik arus-tegangan dari magnetodioda, yang ditunjukkan pada gambar. Di sini terbukti bahwa dengan meningkatnya induksi magnetik, arus maju berkurang.

Faktanya adalah bahwa magnetodioda berbeda dari dioda semikonduktor biasa karena terbuat dari semikonduktor dengan resistansi tinggi, konduktivitasnya dekat dengan dirinya sendiri, dan panjang alas d beberapa kali lebih besar dari panjang deviasi pembawa difus L . Sedangkan dioda biasa d kurang dari L.

Perhatikan bahwa dioda magneto dicirikan oleh penurunan tegangan maju yang lebih besar, tidak seperti dioda klasik, yang justru disebabkan oleh peningkatan resistansi basis. Dengan kata lain, magnetodioda adalah perangkat semikonduktor dengan persimpangan pn dan kontak yang tidak meluruskan di mana terdapat daerah semikonduktor resistansi tinggi.

Dioda magnetik terbuat dari semikonduktor tidak hanya dengan resistansi tinggi, tetapi juga dengan mobilitas pembawa muatan terbesar. Seringkali, struktur magnetodioda p-i-n, sementara wilayah i memanjang dan memiliki resistansi yang signifikan, justru di sinilah efek magnetoresistif yang diucapkan diamati. Dalam hal ini, sensitivitas dioda magnetik terhadap perubahan induksi magnetik lebih tinggi daripada sensor Hall yang terbuat dari bahan yang sama.

Misalnya, untuk magnetodioda KD301V pada B = 0 dan I = 3 mA, penurunan tegangan pada dioda adalah 10 V, dan pada B = 0,4 T dan I = 3 mA — sekitar 32 V. Ke arah depan pada tingkat injeksi tinggi , konduksi magnetodioda ditentukan pembawa nonequilibrium disuntikkan ke dasar.

Penurunan tegangan terjadi terutama bukan pada sambungan p-n, seperti pada dioda konvensional, tetapi pada basis dengan resistansi tinggi. Jika dioda magnet pembawa arus ditempatkan dalam medan magnet melintang B, maka resistansi basis akan meningkat. Ini akan menyebabkan arus melalui dioda magnetik berkurang.

Dalam dioda «panjang» (d / L> 1, di mana d adalah panjang alas, L adalah panjang efektif bias difusi), distribusi pembawa dan oleh karena itu resistansi dioda (basis) ditentukan secara tepat oleh panjang L

Penurunan L menyebabkan penurunan konsentrasi pembawa non-kesetimbangan di basa, yaitu peningkatan resistansi. Ini, seperti disebutkan di atas, menyebabkan penurunan tegangan basis meningkat dan persimpangan p-n menurun (pada U = const).Penurunan penurunan tegangan melintasi persimpangan p-n menyebabkan arus injeksi menurun dan oleh karena itu resistansi basis meningkat lebih lanjut.

Panjang L dapat diubah dengan menerapkan medan magnet ke dioda. Efek seperti itu secara praktis mengarah pada puntiran pembawa yang bergerak dan mobilitasnya berkurang, oleh karena itu, L juga berkurang sebagaimana adanya.Seiring dengan itu, garis arus memanjang, yaitu ketebalan efektif alas meningkat. Ini adalah efek dioda magnetik massal.

Dioda magnetik digunakan secara luas dan beragam: tombol dan kunci non-kontak, sensor untuk posisi benda bergerak, pembacaan informasi magnetik, kontrol dan pengukuran kuantitas non-listrik, transduser medan magnet, dan transduser sudut.

Dioda magneto ditemukan di relai tanpa kontak, dioda magneto di sirkuit menggantikan kolektor motor DC. Ada penguat dioda magnetik AC dan DC di mana inputnya adalah kumparan elektromagnetik yang menggerakkan dioda magnetik dan outputnya adalah rangkaian dioda itu sendiri. Pada arus hingga 10 A, penguatan urutan 100 dapat diperoleh.

Industri dalam negeri memproduksi beberapa jenis magnetodioda. Sensitivitasnya bervariasi dari 10-9 hingga 10-2 A / m. Ada juga magnetodioda yang mampu menentukan tidak hanya kekuatan medan magnet, tetapi juga arahnya.

Dari penjelasan di atas jelas bahwa penggunaan dioda magnetik membutuhkan sumber medan magnet konstan atau variabel. Magnet permanen atau elektromagnet dapat digunakan sebagai sumber tersebut. Dioda magnetik harus dipasang sedemikian rupa sehingga garis medan magnet tegak lurus dengan permukaan samping struktur semikonduktor.

Pengoperasian dioda magnetik diizinkan ketika dihubungkan secara seri. Jika perlu untuk mengoperasikan dioda magnetik dalam kondisi kelembaban relatif lingkungan hingga 98% dan pada suhu 40 ° C, penyegelan tambahan disarankan menggunakan senyawa berdasarkan resin epoksi.