当前课程知识点：集成传感器 > 第五章（下） > 第6节 磁敏二极管 > 5-6 磁敏二极管
这一节我们来介绍磁敏二极管
磁敏二极管也是基于载流子
在磁场中受到洛伦兹力的原理
而工作的
这个图
是磁敏二极管的结构原理图
与传统的二极管结构不同
磁敏二极管一般都是PIN结构
即由P型区 本征区
和N型区三部分组成
P型和N型区都是重掺杂
用合金工艺制成
在本征区的一个侧面上
设置有高复合区
也就是图中的r区
在这个区域电子和空穴
有很高的复合率
r区相对的另一侧面保持为
光滑无复合表面
典型的磁敏二极管高复合区
与无复合表面通常由
半导体材料
与不同介质材料的界面形成
例如将硅或者锗半导体
夹在蓝宝石与二氧化硅材料之间
在蓝宝石界面上的复合
比氧化物界面上的复合要大的多
大约大一百倍
这两个界面就形成了
磁敏二极管的高复合区
与无复合界面
左边这三个图描述了
磁敏二极管的工作原理
当磁敏二极管两端加正向电压
但没有磁场作用的时候
在正向偏压作用下
大部分载流子注入I区
产生电流
少部分在I区和r区复合
形成稳定的电流
当二极管加正向电压
有外加磁场H作用时
载流子受洛伦兹力的作用
向光滑的无复合表面偏转
复合减少
使得本征区载流子的浓度增大
器件的电阻减小
当二极管施加正向电压
外加磁场H负作用时
载流子受洛伦兹力作用
向高复合区偏转
复合增大
使本征区载流子的浓度减小
器件的电阻会增大
如果磁场增大到一定程度时
比如说 0.3个特斯拉
二极管电阻就不再增大了
显示出一个饱和的特性
当二极管加反向偏压的时候
二极管的电阻很大
器件特性几乎与磁场无关
这个图是磁敏二极管
在外加磁场作用下的
典型伏安特性曲线
如果保持二极管的电流值不变
可以从伏安特性曲线
得到传感器上电压变化
与外加磁场强度之间的关系
也就是磁敏二极管传感器
的磁电特性曲线
从这条曲线可以看到
在弱磁场下
磁敏二极管的输出电压变化
与磁感应强度成正比
磁感应强度增加时
曲线有饱和的趋势
另外对于不同的外加磁场方向
磁敏二极管的灵敏度是不同的
磁敏二极管的灵敏度比霍尔器件
要高10倍
但是在比较大的磁场强度范围内
它的输入和输出
有比较强的非线性
且需要注入比10个毫安
大的多的电流
磁敏二极管相当于一个
非线性的磁敏电阻
而且性能受温度变化的影响
非常明显
因此磁敏二极管使用时
经常采用多个器件
组成差分式
或者全桥式的结构
以抑制温度的影响
另外磁敏二极管的
输出阻抗比较大
不能直接进行功率控制
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