7.3. Магнитодиоды

Магнитодиоды представляют собой полупроводниковые диоды, у которых вольт - амперная характеристика изменяется под действием магнитного поля. У обычных полупроводниковых диодов тонкая база и магнитное поле незначительно изменяет вольт - амперную характеристику. А магнитодиоды имеют толстую («длинную») базу, в которой длина пути тока много больше диффузионной длины инжектированных в базу носителей. Обычно толщина базы составляет несколько миллиметров. В этом случае сопротивление базы соизмеримо с прямым сопротивлением р-п перехода. При увеличении индукции поперечного магнитного поля сопротивление базы значительно возрастает, подобно тому как это происходит в магниторезисторе. Возрастает общее сопротивление диода, и прямой ток уменьшается. Такое уменьшение тока связано еще и с тем, что при увеличении сопротивления базы происходит перераспределение напряжения, т. е. увеличивается падение напряжения на базе и соответственно уменьшается напряжение на р-п переходе, от чего дополнительно снижается ток.

Изготовляют магнитодиоды на основе полупроводников с возможно большей подвижностью носителей. Часто магнитодиоды делают со струк­турой p - i - n, причем удлиненная область i обладает значительным сопро­тивлением и именно в ней возникает резко выраженный магниторезистивный эффект. Чувствительность к изменению магнитной индукции у магнитодиодов выше, нежели у преобразователей Холла.

Такой магнитодиодный эффект наглядно показывают вольт - амперные характеристики магнитодиода (рисунок 7.9). Из них хорошо видно, что с повышением маг­нитной индукции прямой ток уменьшается.

Следует отметить, что для магнитодиодов характерно значительно большее прямое напряжение, чем для обычных диодов, что объясняется большим сопротивлением базы.

Магнитодиоды нашли широкое и раз­нообразное применение: в бесконтакт­ных кнопках и клавишах, служащих для ввода информации; в качестве датчиков положения движущихся предметов; для считывания магнитной запи­си информации; для измерений и контроля различных неэлектрических величин. На магнитодиодах могут быть построены бесконтактные реле тока. Схема на магнитодиодах может заменять коллектор у электродвигателя постоянного тока. Возможны магнитодиодные усилители постоянного и переменного тока. Входом у них является обмотка электромагнита, магнитное поле которого управляет магнитодиодом, а выходом служит цепь самого диода. Для токов до 10А можно получить коэффициент усиления в несколько сотен.

7.4. Магнитотранзисторы

М агнитотранзисторы представляют собой транзисторы, у которых характе­ристики и параметры изменяются под влиянием магнитного поля. На обычные биполярные транзисторы магнитное поле влияет слабо. Для значительного по­вышения магнитной чувствительности делают биполярные магнитотранзисто­ры с двумя коллекторами (рисунок 7.10).

Как видно из рисунка, коллекторы K₁ и К ₂ расположены симметрично отно­сительно эмиттера. При отсутствии маг­нитного поля ток коллектора делится на две равные части, которые попадают соответственно на коллекторы. Траекто­рии электронов для этого случая по­казаны сплошными линиями. На резисто­рах нагрузки при этом равные падения напряжения, и выходное напряжение U между коллекторами равно нулю, так как потенциалы коллекторов одинаковы.

Е сли на транзистор будет действо­вать поперечное магнитное поле (вектор магнитной индукции В такого поля направлен перпендикулярно плоскости чертежа), то под влиянием силы Лоренца электроны коллекторного тока будут отклоняться. Их траектории показаны штриховыми линиями. На коллектор K₁ будет попадать больше электронов, и его ток увеличится, а ток коллектора К₂ соответственно уменьшится. Падение напряжения на резисторах нагрузки и потенциалы коллекторов станут различными. Выходное напряжение между кол­лекторами увеличивается с ростом магнитной индукции. При изменении направления магнитного поля на противоположное ток коллектора K₁ будет уменьшатся, а ток коллектора К₂ увеличится и соответственно изменится знак напряжения между коллекторами. Магнитная чувствительность таких транзисторов значительно выше, чем у преобразователей Холла. Схема включения биполярного двухколлекторного магнитотранзистора приведена на рисунке 7.12.

Разработаны различные по структуре биполярные магнитотранзисторы; в частности, они могут быть изготовлены по планарной технологии. Помимо би­полярного двухколлекторного магнитотранзистора существуют однопереходные магнитотранзисторы (двухбазовые диоды), а также полевые магнитотранзисторы.

Применяются магнитотранзисторы в различных датчиках, преобразователях «угол-код», бесконтактных реле переменного тока.

108