磁敏晶體管

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磁敏晶體管是中國的一個科技名詞。

為什麼漢字是方塊字，這個問題雖然沒有明確的考證，但從古人觀察世界的方式中便可窺見一斑。《淮南子·覽冥訓》說：「往古之時，四極廢，九州裂。天不兼覆，地不周載，火炎炎而不滅，水浩洋而不息，猛獸……於是女媧煉五色石以補蒼天，斷鰲足以立四極。」在古人心目中，「天圓地方」，地是方形的，而且在這四方形地的盡頭，還有撐着的柱子。

目錄

名詞解釋

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。

結構

在鍺磁敏晶體管的發射極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，而在硅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，而基極設置在另一側面上。硅磁敏晶體管具有平面結構，基極均設置在硅片表面。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NPP 型或P NN 型長二極管，即NPP 型或PNN 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。

原理

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和注入載流子被複合的複合基區部分。磁敏晶體管加正向磁場時，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的調製作用，載流子的有效壽命減小。這會引起兩種結果:

1、在發射極－基極偏壓恆定的條件下，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的調製作用，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。

在磁感應強度為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為集電極電流相對磁靈敏度，單位為%/0.1特。鍺磁敏晶體管的集電極電流相對磁靈敏度為20%/0.1特左右，而硅磁敏晶體管的集電極電流相對磁靈敏度為5%～15%/0.1特。

晶體管的判別

磁敏三極管由鍺材料或硅材料製成。它是在高阻半導體材料上製成P-N結構，在發射區的一側用噴砂等方法破壞一層晶格，形成載流子高複合區。元件採用平板結構，發射區和集電區設置在它的上、下表面。

選用歐姆檔的R*100（或R*1K）檔，先用紅表筆接一個管腳，黑表筆接另一個管腳，可測出兩個電阻值，然後再用紅表筆接另一個管腳，重複上述步驟，又測得一組電阻值，這樣測3次，其中有一組兩個阻值都很小的，對應測得這組值的紅表筆接的為基極，且管子是PNP型的；反之，若用黑表筆接一個管腳，重複上述做法，若測得兩個阻值都小，對應黑表筆為基極，且管子是NPN型的。

因為三極管發射極和集電極正確連接時β大（錶針擺動幅度大），反接時β就小得多。因此，先假設一個集電極，用歐姆檔連接，（對NPN型管，發射極接黑表筆，集電極接紅表筆）。測量時，用手捏住基極和假設的集電極，兩極不能接觸，若指針擺動幅度大，而把兩極對調後指針擺動小，則說明假設是正確的，從而確定集電極和發射極。

分類簡介

1、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。

2、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。硅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。

3、鍺磁敏晶體管用合金燒結和噴砂等工藝製成。硅磁敏晶體管用硅平面工藝製成，容易集成化，可以採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為單個硅磁敏晶體管正向和負向磁靈敏度之和。

4、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。