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用途广泛的“三敏”元件
作者:梅金妹
来源:电子报

“三敏”元件即温敏元件、光敏元件及磁敏元件。
一、温敏元件的特点及应用
温敏元件,顾名思义,该元件参数是对温度的变化很敏感的元件。
温敏元件的构成机理是:元件的N区是被重掺杂补偿的特殊PN结。它是一种两端有源热敏元件,在环境温度为-25℃~+100℃情形下,具有较高的输出灵敏度。温敏元件得到广泛的应用归功于它所具有的最突出优点——低功耗,同时温敏元件还具有组态灵活、输出幅度大、灵敏度高、抗干扰能力强,并且可分别输出模拟、开关和频率三种信号。鉴于温敏元件具有上述一系列优点,可利用温敏元件实现温控开关、压控开关、模拟量输出温度传感器、低功耗模拟量输出温度传感器、频率输出温度传感器、电压频率变换器等6种基本应用。若将非电量变成电压,还可间接应用于非电量检测、非电量监控与报警。科学家们预测,温敏元件在航空航天、机器人、火灾探测、保安报警、家用电器、医疗保健、光纤通信、农业气象、电力系统、仪器仪表等领域将会得到广泛应用。

二、光敏元件的特点及应用
光敏元件是一种受光照射强度改变、阻值也随着改变的半导体元件,在此以光敏三极管为例来讨论其构成机理及特点。光敏三极管工作在活化区,其基极的连接点保持断开状态。光敏三极管工作时,NPN型光敏三极管的集电极须接电源的正极,PNP型接法则相反,当光照射光敏三极管的基极区域时,集电结产生了大量的空穴和自由电子,空穴和自由电子在内部电场的影响下移动,使自由电子由集电极和基极流向射极,从而形成射极电流。光敏三极管具有高增益,且高增益是由光敏三极管内部作用产生的。所以,光敏三极管本身的材料就显得非常重要。如果是同质结构,其增益可达五十至几百,异质结构由于成本太高,没有多大开发利用价值。光敏三极管另一个优点就是噪声低。光敏三极管的特性曲线和普通三极管的特性曲线非常相似,只是光敏三极管是以不同的入射光强度代替了不同的基极电流。光敏三极管的高增益、低噪声两大优点使得光敏三极管被广泛应用于汽车、家庭照明、家庭娱乐等电路中。

三、磁敏元件的特点及应用
磁敏元件是对磁场极为敏感的半导体器件。典型的磁敏元件有磁敏二极管、磁敏无接触电位器等。在此仅以磁敏二极管为例。磁敏二极管是利用载流子在磁场运动会受到洛伦磁力作用的原理制成的。磁敏二极管的构成机理如下:将一块接近于本征的高纯度半导体硅或锗,两端用合金或扩散法分别制成P+和N+,中间隔以较长的近本征区(本征区的长度大于空穴和电子的扩散长度)形成P+-I-N+结构,再在本征区的侧面上用研磨或扩散等工艺形成高复合区r,这样就制成了磁敏二极管。磁敏二极管正常工作时,同一般二极管一样,要求在P+端接电源正极,N+端接电源负极,且具有单向导电性。
当磁敏二极管接上工作电压且处在磁场中时,随着磁场强度、磁场方向的变化,磁敏二极管的阻值也随着变化,导致流过磁敏二极管的电流也随着磁场的变化而变化。根据这一特点,人们利用磁敏二极管来探测磁场的有无。磁敏元件还可以应用于磁带张力控制、航空、汽车、电子、仪器仪表等领域。
我国对温敏、光敏、磁敏三大元件的研究处在国际领先地位,这为我国广大用户率先利用三大元件开发新一代电子产品,开拓国内外市场,将提供无限商机。
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