マグネトダイオードとは何ですか、どこで使用されますか
マグネトダイオードは半導体ダイオードの一種であり、その電流-電圧特性は磁場の影響下で変化する可能性があります。
普通 半導体ダイオード ベースが薄いため、磁場によって電流電圧特性がわずかに変化します。一方、マグネトダイオードは厚い（長い）ベースによって区別され、電流の経路長はベースに注入されたキャリアの散逸長を大幅に超えます。
従来のベースの厚さはわずか数ミリメートルであり、その抵抗は直接抵抗に匹敵します。 P-N ジャンクション... ベースを通る磁場の誘導が増加すると、磁気抵抗器の抵抗と同様に、ベースの抵抗が大幅に増加します。
この場合、ダイオードの合計抵抗も増加し、順電流が減少します。この電流減少現象は、ベース抵抗が大きくなると電圧が再分配され、ベース両端の電圧降下が増加し、pn 接合両端の電圧降下が減少し、それに応じて電流が減少するという事実によるものです。
マグネトダイオードの効果は、図に示すマグネトダイオードの電流電圧特性を見ることで定量的に調べることができます。ここで、磁気誘導が増加するにつれて、順電流が減少することが明らかです。
実際のところ、マグネダイオードは、それ自体の導電率に近い高抵抗の半導体で作られており、ベースの長さdが偏差の長さの数倍であるという点で、通常の半導体ダイオードとは異なります。拡散キャリア L 。一方、通常のダイオードでは d は L 未満です。
マグネト ダイオードは、古典的なダイオードとは異なり、より大きな順方向電圧降下を特徴とすることに注意してください。これはまさにベースの抵抗が増加しているためです。言い換えれば、マグネダイオードは、pn接合と非整流接点を備え、その間に高抵抗の半導体領域が存在する半導体デバイスです。
磁気ダイオードは、抵抗が高いだけでなく、電荷キャリアの移動度が最大限に高い半導体で作られています。多くの場合、p-i-n マグネダイオードの構造では、領域 i が細長く、かなりの抵抗を持っていますが、顕著な磁気抵抗効果が観察されるのはまさにこの部分です。この場合、磁気誘導の変化に対する磁気ダイオードの感度は、同じ材料で作られたホール センサーの感度よりも高くなります。
たとえば、KD301V マグネトダイオードの場合、B = 0 および I = 3 mA ではダイオード両端の電圧降下は 10 V、B = 0.4 T および I = 3 mA では約 32 V になります。高い注入レベルでは順方向です。 、マグネトダイオードの伝導は、ベースに注入された非平衡キャリアによって決まります。
電圧降下は主に、従来のダイオードのような p-n 接合ではなく、高抵抗のベースで発生します。電流が流れる磁気ダイオードが横磁界 B 内に置かれると、ベース抵抗が増加します。これにより、磁気ダイオードを流れる電流が減少します。
«長い» ダイオード (d / L> 1、d はベースの長さ、L は拡散バイアスの実効長) では、キャリア分布、したがってダイオード (ベース) の抵抗は、次の式によって正確に決定されます。長さL。
L が減少すると、ベース内の非平衡キャリアの濃度が減少します。つまり、その抵抗が増加します。これにより、上で述べたように、ベース電圧降下が増加し、p-n 接合が減少します (U = const の場合) p-n 接合両端の電圧降下の減少により、注入電流が減少し、したがってベース抵抗がさらに増加します。
長さ L は、ダイオードに磁場を印加することで変更できます。このような影響は事実上、移動するキャリアのねじれを引き起こし、移動度が低下するため、そのままではLも減少し、同時に電流線が伸びる、つまり実効的なベースの厚さが増加する。これがバルク磁気ダイオード効果です。
磁気ダイオードは、非接触ボタンやキー、移動体の位置センサー、情報の磁気読み取り、非電気量の制御と測定、磁場トランスデューサー、角度トランスデューサーなど、幅広く多様に使用されています。
磁気ダイオードは無接点リレーに使用されており、回路内の磁気ダイオードは DC モーターのコレクタの代わりになります。 AC および DC 磁気ダイオード アンプがあり、入力が磁気ダイオードを駆動する電磁コイルであり、出力がダイオード回路自体です。最大 10 A の電流では、100 程度のゲインが得られます。
国内産業は数種類の磁気ダイオードを製造しています。感度は 10-9 から 10-2 A/m まで変化します。磁場の強さだけでなくその方向も決定できるマグネトダイオードもあります。
上記のことから、磁気ダイオードの使用には一定または可変の磁場源が必要であることは明らかです。永久磁石または電磁石をそのような源として使用できます。磁気ダイオードは、磁力線が半導体構造の側面に垂直になるように設置する必要があります。
磁気ダイオードは直列に接続されている場合に動作可能です。環境の相対湿度が最大 98%、温度が 40 °C の条件で磁気ダイオードを動作させる必要がある場合は、エポキシ樹脂ベースのコンパウンドを使用して追加の封止を行うことをお勧めします。