磁敏三極管介紹

添加時間:2007-06-21

　　具有雙極型長基區晶體管結構的磁電轉換器件。磁敏晶體管又稱磁敏三極管或磁三極管，是70年代發展起來的新型半導體磁電轉換器件，主要用於磁檢測、無觸點開關和近接開關等。圖1爲用高阻半導體制成的鍺NPN型和矽PNP型磁敏晶體管。在鍺磁敏晶體管的發射極e一側用噴砂方法損傷一層晶格,設置載流子複合速率很大的高複合區r,而在矽磁敏晶體管中未設置高複合區。鍺磁敏晶體管具有板條狀結構，集電區和發射區分別設置在板條的兩面,而基極b設置在另一側面上。矽磁敏晶體管具有平面結構，發射區、集電區、基極均設置在矽片表面。磁敏晶體管的一個主要特點是基區寬度W大於載流擴散長度,因此它的共發射極電流放大係數小於1，無電流增益能力。另外,發射極－基區－基極是N+PP+型或P+NN+型長二極管,即N+PP+型或P+NN+型磁敏二極管。因此，磁敏晶體管是在磁敏二極管的基礎上設計的長基區晶體管。

　　按照磁敏晶體管的基區中載流子輸運情況，基區可分成兩部分，即從發射結注入的載流子輸運到集電極的輸運基區部分（圖2a中0～l）和注入載流子被複合的複合基區部分（圖2a中l～L）。磁敏晶體管加正向磁場B+時（圖2b），由於載流子受洛倫茲力作用向複合區r一側偏轉，使集電極c收集載流子的數量減少,同時在複合基區由於複合區r的調制作用,載流子的有效壽命減小。這會引起兩種結果:①在發射極－基極偏壓恒定的條件下，發射結注入量減少；②載流子擴散長度縮小,相當於基區寬度增加。因此,磁敏晶體管的集電極電流進一步減小。在磁敏晶體管上加反向磁場B-時,載流子背離複合區向它的反方向偏轉,使集電極收集載流子的數量增加，同時在複合基區由於複合區r的調制作用，載流子有效壽命增加,進一步促使集電極電流增大。因此，磁敏晶體管雖然無電流增益能力，但它的集電極電流隨外加磁場增加或減少，具有正向或負向磁靈敏度。

　　在磁感應強度爲0.1特的磁場中,在規定基極電流下，磁敏晶體管集電極電流的相對變化量即爲集電極電流相對磁靈敏度，單位爲％/0.1特。鍺磁敏晶體管的集電極電流相對磁靈敏度爲20％/0.1特左右，而矽磁敏晶體管的集電極電流相對磁靈敏度爲5％～15％/0.1特。
　　磁敏晶體管集電極電流隨磁場按指數律變化，在磁感應強度0.1～0.2特範圍內，集電極電流隨磁場的變化近似線性關係。
　　鍺磁敏晶體管集電極電流的溫度係數很大，在環境溫度50℃以上時,集電極電流急劇增加。矽磁敏晶體管集電極電流的溫度特性較好，具有負的溫度係數,在-50～100℃範圍內，溫度係數平均爲-0.1％～-0.3％/℃。
　　鍺磁敏晶體管用合金燒結和噴砂等工藝制成。矽磁敏晶體管用矽平面工藝制成，容易集成化，可以采用差分式集成溫度補償電路。這種差分電路的集電極電流相對磁靈敏度爲單個矽磁敏晶體管正向和負向磁靈敏度之和。
　　磁敏晶體管集電極電流相對磁靈敏度比霍爾器件高1～2個數量級。但是，磁敏晶體管的輸出電壓線性度不如霍爾器件。

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