什么是磁二极管以及它们的用途

磁二极管是一种半导体二极管，其电流-电压特性会在磁场的影响下发生变化。

普通的 半导体二极管 具有薄底，因此磁场会轻微改变其电流-电压特性。磁二极管的特点是基极厚（长），电流的路径长度明显超过注入基极的载流子的耗散长度。

传统的底座厚度只有几毫米，其电阻可与直接电阻相媲美 p-n结…随着通过它的磁场的感应增加，基极的电阻显着增加，类似于磁阻器的电阻。

在这种情况下，二极管的总电阻也增加，并且正向电流减小。这种电流减小现象也是由于当基极电阻变大时，电压重新分配，基极两端压降增大，p-n结两端压降减小，电流随之减小。

可以通过查看如图所示的磁二极管的电流-电压特性来定量研究磁二极管的影响。这里很明显，随着磁感应强度的增加，正向电流减小。

事实上，磁二极管与普通半导体二极管的不同之处在于，它是由高电阻半导体制成的，其导电率与其自身接近，基极长度d比偏差长度大几倍扩散载流子 L。而在普通二极管中，d 小于 L。

请注意，与经典二极管不同，磁二极管的特点是正向压降较大，这正是由于基极电阻增加所致。换句话说，磁二极管是一种具有 pn 结和非整流触点的半导体器件，它们之间存在高阻半导体区域。

磁性二极管由半导体制成，不仅具有高电阻，而且还具有最大可能的载流子迁移率。通常，p-i-n 磁二极管的结构，虽然区域 i 被拉长并具有显着的电阻，但恰恰是在其中观察到明显的磁阻效应。在这种情况下，磁性二极管对磁感应强度变化的敏感度高于相同材料制成的霍尔传感器。

例如，对于 B = 0 和 I = 3 mA 的 KD301V 磁二极管，二极管两端的电压降为 10 V，而 B = 0.4 T 和 I = 3 mA 时 — 大约 32 V。在高注入水平的正向, 磁二极管的传导是由注入基极的非平衡载流子决定的。

电压降主要不像传统二极管那样发生在 p-n 结处，而是发生在具有高电阻的基极处。如果载流磁性二极管置于横向磁场 B 中，则基极电阻将增加。这将导致通过磁性二极管的电流减小。

在“长”二极管中（d / L > 1，其中 d 是基极的长度，L 是扩散偏压的有效长度），载流子分布以及二极管（基极）的电阻精确地由长度 L。

L 的降低导致基极中非平衡载流子浓度的降低，即其电阻的增加。如上所述，这会导致基极压降增加和 p-n 结降低（在 U = const 时）。p-n 结压降的降低导致注入电流降低，因此基极电阻进一步增加。

可以通过向二极管施加磁场来改变长度 L。这种效应实际上导致了运动载流子的扭曲，其迁移率降低，因此L也照原样减小，同时电流线被拉长，即基底的有效厚度增加。这就是体磁二极管效应。

磁性二极管的用途广泛多样：非接触式按钮和按键、运动物体位置传感器、信息的磁性读取、非电量的控制和测量、磁场传感器和角度传感器。

磁二极管存在于非接触式继电器中，电路中的磁二极管取代了直流电机的集电极。有交流和直流磁性二极管放大器，其中输入是驱动磁性二极管的电磁线圈，输出是二极管电路本身。在高达 10 A 的电流下，可以获得大约 100 的增益。

国内工业生产多种类型的磁二极管。它们的灵敏度从 10-9 到 10-2 A/m 不等。还有一些磁二极管不仅可以确定磁场的强度，还可以确定其方向。

从上面可以清楚地看出，磁性二极管的使用需要一个恒定或可变的磁场源。永磁体或电磁铁可用作此类源。必须安装磁性二极管，使磁场线垂直于半导体结构的侧面。

串联连接时允许磁性二极管工作。如果需要在环境相对湿度高达 98% 且温度为 40°C 的条件下操作磁性二极管，建议使用基于环氧树脂的化合物进行额外密封。