Manyetodiyotlar nedir ve nerede kullanılırlar?
Bir manyetodiyot, akım-gerilim özelliği bir manyetik alanın etkisi altında değişebilen bir tür yarı iletken diyottur.
Normal yarı iletken diyot ince bir tabana sahiptir, böylece manyetik alan akım-gerilim karakteristiğini biraz değiştirir. Manyetodiyotlar, akımın yol uzunluğunun tabana enjekte edilen taşıyıcıların dağılmış uzunluğunu önemli ölçüde aştığı kalın (uzun) bir taban ile ayırt edilir.
Tabanın geleneksel kalınlığı sadece birkaç milimetredir ve direnci doğrudan dirençle karşılaştırılabilir. Pn kavşağı... İçinden yönlendirilen manyetik alanın indüksiyonu arttıkça, tabanın direnci, bir manyetorizörünkine benzer şekilde önemli ölçüde artar.
Bu durumda diyotun toplam direnci de artar ve ileri akım azalır.Bu akım azaltma olayı ayrıca, taban direnci büyüdüğünde voltajın yeniden dağıtılması, tabandaki voltaj düşüşünün artması ve p-n bağlantısındaki voltaj düşüşünün azalması ve buna bağlı olarak akımın azalması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.
Manyeto diyotun etkisi, şekilde gösterilen manyeto diyotun akım-gerilim karakteristiğine bakılarak nicel olarak incelenebilir. Burada manyetik indüksiyon arttıkça ileri akımın azaldığı açıktır.
Gerçek şu ki, manyetodiyot sıradan yarı iletken diyotlardan farklıdır, çünkü iletkenliği kendisine yakın olan yüksek dirençli bir yarı iletkenden yapılmıştır ve d tabanının uzunluğu sapma uzunluğundan birkaç kat daha fazladır. yaygın taşıyıcı L . Sıradan diyotlarda ise d, L'den küçüktür.
Manyeto diyotların, tam olarak tabanın artan direncinden kaynaklanan klasik diyotlardan farklı olarak daha büyük bir ileri voltaj düşüşü ile karakterize edildiğini unutmayın. Başka bir deyişle, bir manyetodiyot, aralarında yüksek dirençli bir yarı iletken bölge bulunan, bir pn bağlantı noktasına ve doğrultmayan kontaklara sahip bir yarı iletken cihazdır.
Manyetik diyotlar, yalnızca yüksek dirençli değil, aynı zamanda yük taşıyıcılarının mümkün olan en yüksek hareketliliğine sahip yarı iletkenlerden yapılır. Çoğu zaman, p-i-n manyetodiyotun yapısı, i bölgesi uzamış ve önemli bir dirence sahipken, tam da burada belirgin bir manyetodirençli etki gözlenir. Bu durumda, manyetik diyotların manyetik indüksiyondaki değişikliklere duyarlılığı, aynı malzemeden yapılmış Hall sensörlerinden daha yüksektir.
Örneğin, B = 0 ve I = 3 mA'daki KD301V manyetodiyotları için diyot boyunca voltaj düşüşü 10 V'tur ve B = 0,4 T ve I = 3 mA'da — yaklaşık 32 V'tur. Yüksek enjeksiyon seviyelerinde ileri yönde , manyetodiyodun iletimi, tabana enjekte edilen dengesiz taşıyıcılarla belirlenir.
Voltaj düşüşü, geleneksel bir diyotta olduğu gibi esas olarak p-n bağlantısında değil, yüksek dirençli bir tabanda meydana gelir. Akım taşıyan manyetik diyot, enine bir manyetik alan B'ye yerleştirilirse, taban direnci artacaktır. Bu, manyetik diyottan geçen akımın azalmasına neden olur.
"Uzun" diyotlarda (d / L> 1, burada d, tabanın uzunluğudur, L, difüzyon eğiliminin etkin uzunluğudur), taşıyıcı dağılımı ve dolayısıyla diyotun (taban) direnci tam olarak şu şekilde belirlenir: uzunluk L
L'deki bir azalma, bazdaki denge dışı taşıyıcıların konsantrasyonunda bir azalmaya, yani direncinde bir artışa neden olur. Bu, yukarıda belirtildiği gibi, taban voltajı düşüşünün artmasına ve p-n bağlantısının azalmasına (U = sabitte) neden olur.pn bağlantısı boyunca voltaj düşüşünün azalması, enjeksiyon akımının azalmasına ve dolayısıyla taban direncinin daha da artmasına neden olur.
L uzunluğu, diyota bir manyetik alan uygulanarak değiştirilebilir. Böyle bir etki pratik olarak hareketli taşıyıcıların burulmasına neden olur ve hareketlilikleri azalır dolayısıyla L de olduğu gibi azalır.Aynı anda akım hatları da uzar yani tabanın efektif kalınlığı artar. Bu toplu manyetik diyot etkisidir.
Manyetik diyotlar yaygın ve çeşitli şekillerde kullanılmaktadır: temassız düğmeler ve tuşlar, hareketli cisimlerin konumu için sensörler, bilgilerin manyetik olarak okunması, elektrik dışı büyüklüklerin kontrolü ve ölçümü, manyetik alan dönüştürücüler ve açı dönüştürücüler.
Manyeto diyotlar temassız rölelerde bulunur, devrelerdeki manyeto diyotlar DC motorların kollektörlerinin yerini alır. Girişin manyetik diyotu çalıştıran bir elektromanyetik bobin olduğu ve çıkışın diyot devresinin kendisi olduğu AC ve DC manyetik diyot amplifikatörleri vardır. 10 A'e kadar olan akımlarda 100 mertebesinde kazançlar elde edilebilir.
Yerli sanayi birkaç tür manyetodiyot üretir. Hassasiyetleri 10-9 ile 10-2 A/m arasında değişmektedir. Sadece manyetik alanın gücünü değil, aynı zamanda yönünü de belirleyebilen manyetodiyotlar da vardır.
Yukarıdan, manyetik diyot kullanımının sabit veya değişken bir manyetik alan kaynağı gerektirdiği açıktır. Kalıcı mıknatıslar veya elektromıknatıslar böyle bir kaynak olarak kullanılabilir. Manyetik diyotlar, manyetik alan çizgileri yarı iletken yapının yan yüzeylerine dik olacak şekilde yerleştirilmelidir.
Seri olarak bağlandıklarında manyetik diyotların çalışmasına izin verilir. Manyetik diyotların, ortamın %98'e kadar bağıl nemi ve 40 °C sıcaklıkta çalıştırılması gerekiyorsa, epoksi reçine bazlı bileşikler kullanılarak ek sızdırmazlık önerilir.