Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Магнитоэлектроника

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [16] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

коллекторами. При этом с ростом магнитного поля оно увеличивается. При изменении направления магнитного поля (В-) ток коллектора К2 уменьшается, а ток коллектора К1 увеличивается и соответственно изменяется знак напряжеппя U между коллекторами.

Наряду с указанны.м перераспределением инжектированных носителей заряда между коллекторами происходит также изменение эффективной толщины базы. При этом в рассмотренной конструкции в .магнитном ноле происходит уменьшение эффективной толщины базы левой части транзистора и соответственно увеличение правой части, т. е. ток коллектора К1 увеличивается, а ток К2 уменьшается. Этот эффект противоположен эффекту перераспределения носителей заряда и приводит к уменьшению магниточувствительности ДМТ.

Этот недостаток устранен в ДМТ с «вертикальными» коллекторами [44, 45], в котором омический контакт к базе и эмиттер расположены по разные стороны от коллекторов (рис. 4.10,6). Магнитное поле, наряду с эффектом перераспределения носителей между коллекторами, уменьшает эффективную толщину базы, если ток кол.,1ектора К2 увеличивается, и соответственно увеличивает толщину базы для коллектора К1. Таким образом, изменение эффективной толщины базы дополнительно увеличивает ток коллектора К2, а также уменьшает ток коллектора К1. Это приводит к дополнительному росту магниточувствительности ДМТ.

На рис. 4.11 приведены выходные характеристики «торцевого» ДМТ, изготовленного из германия «-типа с р=:40 Ом-см, Lp~

500 -

>Л7


20(7

Рис. 4.11. Структура и статические выходные характеристики «торцевого» двухколлекторного магиитотран-зистора

Рнс. 4.12. Структура двухколлекторного нланарного магнитотранзистора



==3 MM и размером 1X1X4 мм. Вольт-амперные характеристики коллекторов подобны характеристикам обычного биполярного транзистора. Вследствие некоторого различия коллекторных р-«-переходов (по площади и токам утечки) их токи в отсутствие магнитного поля несколько различаются. С приложением магнитного поля ток одного коллектора увеличивается, а другого уменьшается. Напряжение между коллекторами с ростом магнитного поля растет и при В>0,7 Тл достигает насыщения. Максимальная магниточувствительность и линейность характеристики наблюдаются в области малых магнитных полей. Магниточувствительность достигает значений \~ {2-4) • 10 В/А • Тл при В< <0,4 Тл. Она на три порядка больше магниточувствительности датчиков Холла. С понижением температуры наблюдается рост магниточувствительности.

Другим методом увеличения магниточувствительности является увеличение напряженности электрического поля в базе ДМТ. Поскольку перераспределение потоков носителей происходит под действием силы Лоренца, которая пропорциональна скорости движения носителей зйряда, рост последней за счет увеличения напряженности электрического поля в базе должен приводить к росту магниточувствительности. Увеличение напряженности электрического поля в базе ДМТ при заданном уровне инжекции можно осуществить с помощью расположенного рядом с эмиттером дополнительного омического контакта [45].

На рис. 4.12 приведена планарная структура такого ДМТ, выполненного на кремнии с p»=100-150 Ом-см. Роль эмиттера и коллекторов играют диффузионные р-области. Базой служит подложка и-типа, активной областью базы - область между эмиттером и коллекторами, активными участками эмиттерного И\ коллекторного р-«-переходов - их «боковые» стенки. При прохождении тока через 52-Б1 в поперечном магнитном поле в базе появляется ЭДС Холла, которая отклоняет носители в ту же сторону, что и сила Лоренца. Это приводит к увеличению перераспределения инжектированных носителей между коллекторами. Одновременно приложенное к контактам Б2-Б1 напряжение увеличивает электрическое поле в базе, которое и вызывает рост скорости движения носителей и, следовательно, рост силы Лоренца. В рассмотренной структуре, изменяя ток через базовые контакты 52, 51, можно устанавливать необходимую напряженность электрического поля в базе. На рис. 4.13 показаны зависимости напряжения между коллекторами планарного ДМТ от индукции магнитного поля для различных соотношений токов, протекающих через эмиттер и прилегающий базовый контакт. При постоянстве общего тока /б1 + /э действие омического контакта 52 сводится к шун~ тированию эмиттера и ухудшению его эффективности. Тем не менее магниточувствительность значительно растет, так как с увеличением электрического поля еу базе растет отклоняющее действие силы Лоренца на инжектированные носители заряда. При достаточно больших значениях напряженности электрического




Uiz, в г fi ПОЛЯ магниточувствительность

- уменьшается [46]. Магниточувст-

вительность такого ДМТ с дополнительным омическим контактом к базе, определенная для линейного участка составляет 5«10 В/А-Тл, что на порядок выше магниточувствительности такого же ДМТ, но с отключенным контактом Б2.

В рассмотренной конструкции ДМТ появившееся в базе поле Холла при прохождении тока череч Б2-Б1 имеет малую величину из-за большой ширины базы (в напраплечии у, рис. 4.12). Если ограничить ширину базы расстоянием между коллекторами, то можно получить значительную разность потенциалов. С увеличением напряжения поля Холла магниточувствительность будет расти. Максимальную магниточувствительность можно получить в пла-нарном ДМТ, выполненном на диэлектрической подложке. В такой конструкции перераспределение носителей заряда между коллекторами осуществляется под действием силы Лоренца (как в обычном планарном ДМТ) и электрического поля Холла, возникающего в активной базе при протекании базового тока.

Магниточувствительность ДМТ сильно зависит от его топологии. Для плотностей коллекторных токов можно записать следующие выражения [46, 47]:

="Же-" sin (ir/Z) X, j\2 = Ме-"-е" sin (tzJI) x,

r,o B, ТЛ

Рис. 4.13. Зависимость напряжения между коллекторами планарного двухколлекторного магнитотранзистора от магнитной индукции при =5 мА

АА е"-"- е-у sin (it ) х sin (д/d) у

{кЦу + (-Kldf + (С2 + D2)/4/C2 А = ((е2« - - 1) Г-L

4(a2-f4uV/) J

-1/2

. 4ai 4(a,2-[-4ir/rf2) Jj Л = Ле"е«-<; a = fJ{2kTqi„no); а, = а(37г/8){.рВ; С = (1гУо)/({„«о)р; £> = С(3/8)

jo - плотность электрического тока основных носителей заряда в базе; по и ро - равновесные концентрации электронов и дырок; 54



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [16] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28



0.0252
Яндекс.Метрика