1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 149<br />
296 5.5 Andere Sensoren 5.5.5 Magnetodioden und Magnetotransistoren 297<br />
Bild 5.5.5-2<br />
Aufbau einer Magnetodiode: Die beiden Oberflächen S 1 und S 2 im i-Bereich einer<br />
pin-Diode haben aufgrund ihrer technologischen Vorbehandlung unterschiedliche<br />
Rekombinationslebensdauern (groß für oxi<strong>die</strong>rte, klein für aufgerauhte Oberflächen).<br />
Werden injizierte Ladungsträger aufgrund des Magnetokonzentrationseffekts<br />
auf eine der beiden Oberflächen abgelenkt, dann ändert sich <strong>die</strong> Lebensdauer – und<br />
damit der Diodenstrom – in charakteristischer Weise (s. Band 2, Abschnitt 9.3.4, nach<br />
[5.9])<br />
Werden <strong>die</strong> Ladungsträger im i-Bereich einer pin-Diode aufgrund des Magnetokonzentrationseffekts<br />
an <strong>die</strong> Oberflächen des intrinsischen Bereichs gelenkt, dann können dort<br />
aufgrund einer Oberflächenrekombination (<strong>die</strong> durch technologische Maßnahmen beeinflußt<br />
werden kann) <strong>die</strong> Trägerlebensdauern erheblich abnehmen, d.h. der Widerstand<br />
der pin-Diode ändert sich in Abhängigkeit von der Größe und dem Vorzeichen eines<br />
angelegten Magnetfelds.<br />
Bild 5.5.5-1<br />
Magnetokonzentrationseffekt in einem fast intrinsischen Siliziumwiderstand mit<br />
einem Längen-zu-Breiten-Verhältnis von 1:1: Aufgrund der Elektronen- und Löcherkonzentration<br />
an der Seitenfläche mit x = W nimmt dort <strong>die</strong> Stromdichte zu<br />
(nach [5.26]).<br />
a) Stromlinien (etwa parallel zur y-Achse) und Äquipotentiallinien (etwa parallel<br />
zur x-Achse)<br />
b) Ortsabhängigkeit der Löcherkonzentration<br />
c) Ortsabhängigkeit der Raumladung<br />
d) Ortsabhängigkeit der Elektronenkonzentration<br />
Die Magnetodiode besteht aus einer pin-Diode mit zwei Oberflächen S 1 und S 2 , <strong>die</strong><br />
aufgrund ihrer technologischen Vorbehandlung sehr unterschiedliche Oberflächenrekombinationsraten<br />
haben (Bild 5.5.5-2).<br />
Magnetotransistor (Magnistor): Magnetfelder können in sehr verschiedener Weise<br />
auf <strong>die</strong> Funktionsweise von Transistoren einwirken [5.9]: durch eine Ladungsträgerablenkung,<br />
eine Beeinflussung der Injektion, eine Beeinflussung des Basis-Transportfaktors<br />
(Band 2, Abschnitt 10.2) und durch den Magnetokonzentrationseffekt. Über <strong>die</strong>se<br />
Effekte – und weitere – können im Prinzip Transistoren als Magnetsensoren eingesetzt<br />
werden.<br />
Eine weitere Abhängigkeit kann durch <strong>die</strong> magnetfeldabhängige Verteilung der Transistorströme<br />
entstehen: Ein vertikal aufgebauter bipolarer Transistor (Band 2, Abschnitt<br />
10.2) besitzt zwei symmetrisch angeordnete Kollektoranschlüsse (Bild 5.5.5-3). Bei<br />
Abwesenheit eines Magnetfeldes fließt durch beide Kollektorelektroden der gleiche<br />
Kollektorstrom. Wirkt aber eine Lorentzkraft, dann werden <strong>die</strong> aus der Basis kommenden<br />
Ladungsträger auf ihrem Weg zum Kollektoranschluß abgelenkt, so daß sich<br />
<strong>die</strong> Kollektorströme in Abhängigkeit von der Richtung und Stärke des Magnetfeldes<br />
unterscheiden.