W ZD 30 C/.B a)

Рис. 4.9. Типичные ВАХ магнитодиодов с «памятью» в отсутствие магнитного поля (В°) ив поле с ра.злпчным направлением магнитной индукции:

д КДЗО.Ч; 6-КД.ЗП.; / - HMCDhouMiiot* сосгоянне ха.пькигснидпого стекла; - низкоомное состояние .\а.11>когенидно1"о cicKJia; 111 - без слоя .халькогенидного стекла

когенидным стеклом в проводящем состоянии на 1-2 порядка больше, чем магнитодиода без этого слоя.

На базе магнитодиодов КДЗОЗА-КДЗОЗЖ и КД304А-1 - КД304Ж-1 напылением халькогенидного стекла системы Те-Se на всю поверхность создан фоточувствительный магнитодиод с памятью [40].

Эффект «памяти» в слоях халькогенидных стекол объясняется прорастанием кристаллизующегося «шпура» от отрицательно заряженного контакта к положительному. Проводимость этих соединений в кристаллическом состоянии намного выше, чем в аморфном. Когда «шнур» достигает противоположного металлического контакта, устанавливается низкоомное состояние. «Шнур» сохраняется и без приложенного напряжения смещения, что и обеспечивает память. Таким образом, наличие двух метаста-бильных состояний магнитодиодов со слоем халькогенидного стекла связано с фазовым переходом в объеме слоя.

Стирание памяти - переход из низкоомного в высокоомное состояние - обеспечивается подачей короткого импульса тока, длительностью порядка 10 с. Предпочтительно, но не обязательно, подавать импульс тока противоположной полярности. Такой ток проходит по проводящему каналу, разогревает и расплавляет его. При быстром последующем охлаждении он не успевает закристаллизоваться и вещество остается в аморфном состоянии с низкой проводимостью.

4.3. БИПОЛЯРНЫЕ МАГНИТОТРАИЗИСТОРЫ

Идея использования транзисторов в качестве преобразователей, чувствительных к магнитному полю, была высказана давно (7, 41, 42], однако реализована она только в последние годы.

Обычный биполярный транзистор представляет собой полупроводниковую структуру р-п-р- или п-р-«-типа с контактами к каждой из этих областей. Обычно один р-п-переход (эмиттер) включается в прямом направлении и является источником неравновесных носителей заряда. Второй р-п-переход (коллектор) включается в обратном направлении. Сопротивление коллектора модулируется неравновесными носителями, инжектированными из эмиттера. Центральный слой полупроводника называется базой. Коэффициент усиления транзистора определяется коэффициентом переноса р, коэффициентом инжекции у и коэффициентом усиления коллектора «к (отношением изменения тока коллектора к изменению тока неосновных носителей, дошедших до коллектора): Нц - упк.

В «тонких» транзисторах, которые обычно используются, длина базы d намного меньше длины диффузионного смещения носителей {d<L). В этих транзисторах незначительные изменения коэффициента усиления по току эмиттера могут вызвать очень большие изменения тока. Так как в этих транзисторах коэффициент усиления связан квадратичной зависимостью с длиной диффузионного смещения /i2i=l-0,5(d/L), то любые воздействия на нее будут приводить к значительному изменению тока. Таким образом, на основе транзисторов возможно создание таких же приборов, основанных на управлении длиной диффузионного смещения, как и на «длинных» диодах. Роль сопротивления базы в них играет сопротивление коллекторного р-п-перехода, включенного а обратном направлении.

В «длинных» транзисторах {d>3L) коэффициент усиления значительно меньше единицы и связан экспоненциальной зависимостью с длиной диффузионного смещения следующим выражением: Й21~2 ехр(-d/L). В этих транзисторах также возможно управление током путем воздействия на длину диффузионного смещения. Таким образом, на основе транзисторных структур могут быть созданы приборы с высокой чувствительностью к изменениям длины диффузионного смещения и, следовательно, обладающие высокой чувствительностью к магнитному полю. Возможно создание как- «тонких», так и «длинных» магнитотраизисторов.

«Тонкие торцевые» магнитотранзисторы обладают высокой магниточувствительностью только при /i2i~l, при условии, что о.тличие коэффициента переноса от единицы связано с рекомби-национными процессами. При этом коэффициент инжекции близок к единице.

Вольтовая магниточувствительность «тонких торцевых» магнитотраизисторов будет большой при достаточно больших рабочих напряжениях, а токовая - при любых напряжениях. В настоящее время отсутствуют данные о «тонких торцевых» магнитотранзи-сторах, обладающих высокой магниточувствительностью. В этом отношении перспективными могут оказаться планарные транзисторы с высокими значениями коэффициента усиления.

в «длинных торцевых» магнитотранзисторах на коэффициент усиления сильно влияет поперечное магнитное поле вследствие уменьшения эффективной длины диффузионного смещения. Она уменьшается как из-за искривления линий тока, так и в результате уменьшения подвижности носителей. Продольное магнитное поле также оказывает сильное влияние. Увеличивается эффективная длина диффузионного смещения, так как под воздействием сильных магнитных полей (ij,„B/c>I) практически все инжектированные из эмиттера неравновесные носители движутся по кратчайшему пути к коллектору параллельно оси транзистора. Их рекомбинация заметно снижается, а коэффициент усиления транзистора возрастает.

4.4. ДВУХКОЛЛЕКТОРНЫЕ МАГНИТОТРАИЗИСТОРЫ

Дальнейшее развитие идеи увеличения магниточувствительности биполярных «торцевых» транзисторов реализовано в двухколлекторном магнитотранзисторе (ДМТ) с «горизонтальными» коллекторами 143]. ДМТ представляет собой обычный «торцевой» биполярный р-п-р-транзистор, коллектор в котором разделен на две части (рис. 4.10,а). Его принцип действия заключается в следующем. При включении ДМТ по схеме с общим эмиттером! и нагрузочными резисторами в цепях коллекторов (мостовая схема) в отсутствие магнитного поля инжектированные эмиттером носители заряда (дырки) примерно поровну распределяются между коллекторами. Токи обоих коллекторов равны, и напряжение между ними отсутствует. В поперечном магнитном поле В+ происходит перераспределение инжектированных носителей заряда между коллекторами, при этом ток коллектора К2 увеличивается, а ток коллектора К1 уменьшается, что вызывает разбаланс моста. Это приводит к изменению напряжения между

Рис. 4.10. Структуры двухколлекторных магнитотранзисторов