磁敏二极管是一种磁电转换元器件，它可以将磁信息转换成电信号，具有体积小、灵敏度高、响应快、无触点、输出功率大及性能稳定等特点。它可广泛应用于磁场的检测、磁力探伤、转速测量、位移测量、电流测量、无触点开关和无刷直流电机等领域。

1)磁敏二极管的基本结构及工作原理

磁敏二极管的结构，如图6-6 所示。它是平面P+-i-N+型结构的二极管。在高纯度半导体锗的两端高掺杂P 型区和N 型区。i 区是高纯空间电荷区，i 区的长度远远大于载流子扩散的长度。在i 区的一个侧面上，再做一个高复合区r，在r 区域载流子的复合速率较大。

图6-6　磁敏二极管的结构

在电路连接时，P+区接正电压，N+区接负电压，即在给磁敏二极管加电压时，P+区向i 区注入空穴，N+区向i 区注入电子。在无外加磁场情况下，大部分的空穴和电子分别流入N 区和P 区而产生电流，只有很少部分载流子在r 区复合，如图6-7(a)所示。此时i区有恒定的阻值，器件呈稳定状态。若给磁敏二极管外加一个正向磁场B，在正向磁场的作用下，空穴和电子受洛仑兹力的作用偏向r 区，如图6-7(b)所示。由于空穴和电子在r区的复合速率大，因此载流子复合掉的数量比在没有磁场时大得多，从而使i 区中的载流子数量减少。i 区电阻增大，i 区的电压降也增加。这又使P+与N+结的结压降减小，导致注入i 区的载流子的数目减少，其结果使i 区的电阻继续增大，其压降也继续增大，形成正反馈过程，直到进入某一动平衡状态为止。当在磁敏二极管上加一个反向磁场B 时，载流子在洛仑磁力的作用下，均偏离复合区r，如图6-7(c)所示。其偏离r 区的结果与加正向磁场时的情况恰好相反，此时磁敏二极管正向电流增大，电阻减小。

图6-7　磁敏二极管的工作原理

(a)无外加磁场；(b)外加正向磁场；(c)外加反向磁场(www.daowen.com)

由此可见，磁敏二极管是采用电子与空穴双重注入效应及复合效应原理工作的。在磁场作用下，两效应是相乘的，再加上正反馈的作用，磁敏二极管有着很高的灵敏度。由于磁敏二极管在正负磁场作用下输出信号增量方向不同，因此，利用它可以判别磁场方向。

2)磁敏二极管的主要技术参数和特性

(1)灵敏度。当外加磁感应强度B 为±0.1T 时，输出端电压增量与电流增量之比称为灵敏度。

(2)工作电压U0和工作电流I0。在零磁场时加在磁敏二极管两端的电压、电流值。

(3)磁电特性。磁电特性是在给定条件下，磁敏二极管输出电压变化与外加磁场的关系。在弱磁场及一定的工作电流下，输出电压与磁感应强度的关系为线性关系。在强磁场下则成非线性关系。

(4)伏安特性。伏安特性是在不同方向和强度的磁感应强度B 作用下，磁敏二极管正向偏压和通过其上电流的关系。在负向磁场作用下，磁敏二极管电阻小，电流大；在正向磁场作用下，磁敏二极管电阻大，电流小。磁敏二极管的伏安特性，如图6-8 所示。

图6-8