di,MA/Tn

OA B. Tn a)

0,5 B, Tr

Рис. 3.4. Зависимость токовой магниточувствительности от индукции магнитного поли для магнитодиодов:

а -КД301; б -КДЗОЗ при и=14 В; в-КД304 при двух направлениях магнитного поля (---В+; -В-)

3.2. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Кремниевые планарные магнитодиоды обладают лучшей температурной стабильностью и значительно большим температурным рабочим диапазоном по сравнению с аналогичными характеристиками германиевых магнитодиодов [9, 20, 24]. Температурная зависимость ВАХ кремниевых магнитодиодов приведена на рис. 3.5. Зависимость тока от температуры при В~0 имеет сложный характер. При малых уровнях инжекции мА) с

ростом температуры наблюдается увеличение тока. Назовем это прямой температурной зависимостью. При больших уровнях инжекции (/>3 мА) ток с ростом температуры начинает уменьшаться. Назовем это инверсной температурной зависимостью. При определенных значениях уровня инжекции происходит инверсия температурной зависимости тока (смена знака dl/dT или dUjdT).

Для определения влияния температуры на ВАХ магнитодиодов продифференцируем уравнение (1.8).

dl dT

eU ckT

1 dc \

с dT

(3.1)

/ kTch{d/L)

2epoL(6+l)tg(rf/L)

kT 1 exp (d/L)

Подставляя значения dh/dT и dcjdT в (1.5), после упрощения получаем

1 dpo

f

eU 1 dL

Po dT CkT dT

eU 1 db

eU ckT

CkT Ф+1) dT

(3.2)

4 J 4 2 3 2

X/ /с/ /У

Рис. 3.5. Вольт-амперные характеристики магнитодиода при различных температурах в отсутствие магнитного поля (---) и в магнитном поле с В=0,3 Тл:

П Т=-ШС; 2) 22°С; 3) 60°С; 4) 100°С;------В+:---В-

при малых уровнях инжекции основную роль играет первый член уравнения (3.2), определяющий рост тока через магнитодиод с увеличением температуры за счет увеличения равновесной концентрации носителей заряда. При больших уровнях инжекции (концентрация инжектированных носителей заряда намного больше равновесной) зависимость ВАХ от температуры определяется остальными тремя членами, которые вызывают уменьшение тока за счет уменьшения длины диффузионного смещения, подвижности носителей и уменьшения числа инжектированных носителей в базу.

Проанализировав уравнение (3.2), можно убедиться, что наибольший вклад в уменьшение тока с повышением температуры вносит диффузионный член

(eU/ckT){l/L){dLldT),

(3.3)

описывающий распределение носителей в базе магнитодиода. Здесь основную роль играет подвижность, входящая в амбипо-лярный коэффициент диффузии, падение которой приводит к уменьшению диффузионной длины и концентрации носителей в базе магнитодиода. Из уравнения (3.2) можно определить то значение напряжения, при котором происходит инверсия. Чем выше удельное сопротивление материала, из которого изготовлен магнитодиод, тем больше напряжение инверсии, которое также увеличивается с poQTOM температуры.

В магнитном поле двух направлений при В>0,1 Тл падение напряжения с ростом температуры при малых и -больших токах уменьшается (рис. 3.6), т. е. наблюдается прямая температурная зависимость. При б<0,1 Тл и больших токах падение напряжения увеличивается. Зависимости магниточувствительностей от температуры приведены на рис. 3.7.

0,2 В, Тл

Рис. 3.6. Зависимость падения напряжения на магнитодиоде от магнитной индукции при различных температурах и токах:

фГ-гО-С; X 7-=60°С: Д 7-=10(ГС