磁敏三极管

简介

　　磁敏三极管又称磁敏晶体管或磁三极管，是70年代发展起来的新型半导体磁电转换器件，主要用于磁检测、无触点开关和近接开关等。如图：

　　为用高阻半导体制成的锗NPN型和硅PNP型磁敏晶体管。在锗磁敏晶体管的发射极e一侧用喷砂方法损伤一层晶格,设置载流子复合速率很大的高复合区r,而在硅磁敏晶体管中未设置高复合区。锗磁敏晶体管具有板条状结构，集电区和发射区分别设置在板条的两面,而基极b设置在另一侧面上。硅磁敏晶体管具有平面结构，发射区、集电区、基极均设置在硅片表面。磁敏晶体管的一个主要特点是基区宽度W大于载流扩散长度,因此它的共发射极电流放大系数小于1，无电流增益能力。另外,发射极－基区－基极是N PP 型或P NN 型长二极管,即N PP 型或P NN 型磁敏二极管。因此，磁敏晶体管是在磁敏二极管的基础上设计的长基区晶体管。

结构

　　磁敏三极管是在磁敏二极管的基础上研制出来的。它的一端为集电极和发射极e(n(区)、另一端P(区为基极b（图3[磁敏三极管的结构]）。

　　磁场的作用使集电极的电流增加或减少。它的电流放大倍数虽然小于 1，但基极电流和电流放大系数均具有磁灵敏度，因此可以获得远高于磁敏二极管的灵敏度。磁敏三极管是尚处于研制阶段的新型器件,凡是应用霍耳元件,磁阻元件和磁敏二极管的地方均可用磁敏三极管来代替。磁敏三极管尤其适用于某些需要高灵敏度的场合，如微型引信、地震探测等方面。

特性

　　(1) 伏安特性

　　与普通晶体管的伏安特性曲线类似。由图可知，磁敏三极管的电流放大倍数小于1。

　　(2) 磁电特性

　　华文中宋磁敏三极管的磁电特性是应用的基础，右图为国产NPN型3BCM(锗)磁敏三极管的磁电特性，在弱磁场作用下，曲线接近一条直线。

　　（3)  温度特性及其补偿

　　华文中宋磁敏三极管对温度比较敏感，使用时必须进行温度补偿。对于锗磁敏三极管如3ACM、3BCM，其磁灵敏度的温度系数为0.8％/0C；硅磁敏三极管(3CCM)磁灵敏度的温度系数为-0.6％/0C 。因此，实际使用时必须对磁敏三极管进行温度补偿。

工作原理

　　如图是磁敏三极管的工作原理图，

图(a)给出了无外磁场作用时的情况。由于i区较长，从发射极e注人到i区的电子在横向电场U。。的作用下，大部分与i区中的空穴复合形成基极电流，少部分电子到集电极形成集电极电流。

　　显然，这时基极电流大于集电极电流。图(b)给出了有外电场B＋作用时的情况。从发射极注人到i区的电子，除受横向电场Ube作用外，还受磁场洛仑兹力的作用，使其向复合区r方向偏转。结果使注人集电极的电子数和流入基区的电子数的比例发生变化，原来迸人集电极的部分电子改为进人基区，使基极电流增加，而集电极电流减少。根据磁敏一极管的工作原理，由于流太基区的电子要经过高复合区r，载流子大量复合，使i区载流子浓度大大减少而成为高阻区。

　　高阻区的存在又使发射结上电压减小，从而使注人到i区的电子数大量减少，使集电极电流进一步减少。流人基区的电子数，开始由于洛仑兹力的极电流基本不变。图(c)给出了有外部反向磁场B-作用的情作用而增加，后又因发射结电压下降而减少，总的结果是基况。其工作过程正好和加上正向电场B＋时的情况相反，集电极电流增加，而基极电流基本上仍保持不变。

　　由上面磁敏 极管的工作过程可以看出，其工作原理与磁敏二极管完全相同。

　　无外界磁场作用时，由于i区较长，在横向电场作用下，发射极电流大部分形成基极电流，小部分形成集电极电流。在正向或反向磁场作用下，会引起集电极电流的减少或增加。因此，可以用磁场方向控制集电极电流的增加或减少，用磁场的强弱控制集电极电流的变化量。