Способ измерения гидростатического давления

 

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить помехоустойчивость к изменениям внешнего магнитного поля при измерении гидростатического давления. Для этого в качестве регистрируемого параметра используют величину насыщенного сигнала отрицательной люминесценции как функции изменения ширины запрещенной зоны полупроводникового материала под действием всестороннего сжатия. Способ реализуется при помощи полупроводниковой пластины 1, установленной в поле постоянного магнита 2 на подложке 3 в камере высокого давления 4 с окном 5. Питание осуществляется от генератора 6 через диод 7. Электромагнит 8 создает внешнее магнитное поле являющееся источником помех. Регистрация сигнала мощности отрицательной люминесценции от пластины 1 осуществляется пироэлектрическим приемником 9, подключенным к вольтметру 10. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 (: 01 Т 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTKPblTHRM

ПРИ fKHT СССР (21) 4301219/24-10 (22) 26.08.87 (46) 23.10.89. Бюл. Р 39 (71) Институт полупроводников

АН УССР (72) В.К.Иалютенко, К.Ю.Гуга и В.II.Êèñëûé (53) 531.787 (088.8) (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить помехоустойчивость к изменениям внешнего магнитного поля при измерении гидростатического давления. Для этого в качестве регистрируемого параметра

2 используют величину насыщенного сигнала отрицательной люминесценции как функции изменения ширины запрещенной эоны полупроводникового материала под действием всестороннего сжатия. Способ реализуется при помощи полупроводниковой пластины 1, установленной в поле постоянного магнита 2 на подложке 3 в камере 4 высокого давления с окном 5. Питание осуществляется от генератора 6 через диод 7. Электромагнит 8 создает внешнее магнитное поле, являющееся источником помех. Регистрация сигнала мощности отрицательной люминесценции от пластины 1 осуществляется пироэлектрическим приемником 9, подключенным к вольтметру 10. 1 ил.

1516810

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения гидростатического давления.

1(ель.изобретения — повышение по5 мехоустойчивости к изменениям внешнего магнитного поля.

На чертеже дана схема осуществления способа.

Способ осуществляется с помощью чувствительного элемента 1 в виде полупроводниковой пластины, установленной в поле постоянного магнита 2 на подложке 3 и размещенной в измеря- 15 емой среде, находящейся в камере 4 высокого давления с окном 5. Полупроводниковая пластина с помощью электрических контактов на ее торцах подключена к генератору 6 синусоидального напряжения через полупроводниковый диод 7. Камера 4 высокого давления установлена в поле внешнего электромагнита 8, являющегося источником помех. Регистрация сигнала мощ- 25 ности отрицательной люминесценции от полупроводниковой пластины осущесвляется пирозлектрическим приемником

9, подключенным к вольтметру 10.

Чувствительный элемент 1 может быть изготовлен из антимонида индия с собственной проводимостью (n, o N n ) и концентрацией N „ примесей Ng—

И =2 10 см, в еще параллелепипеМ -3 да размерами 5х2х0, 1 мм . Противоположные широкие грани чувствительного

35 элемента 1 обрабатываются различным образом так, чтобы скорости поверхностной рекомбинации на этих гранях существенно различались. Большая ско40 рость поверхностной рекомбинации достигается механической шлифовкой абразивным порошком (размер зерна около

1 мкм). Полупроводниковая пластина со стороны окна 5 имеет грань с малой

45 скоростью поверхностной рекомбинации (достигаемой травлением свободной поверхности), Толщина пластины соизмерима с диффузионной длиной носителей тока. При действии электрического и магнитного полей в пластине возникает 50 магнитоконцентрационный эффект (MK3), сущность которого заключается в перераспределении концентрации носителей тока по толщине полупроводниковой пластины под действием силы Лоренца. 55

При соответствующей ориентации пластины практически все носители тока, генерируемые на поверхности с малой скоростью рекомбинации, а также генерируемые в объеме пластины, достигают поверхности с большей скоростью рекомбинации, где интенсивно рекомбинируют. При этом концентрация носителей тока в объеме и у грани пластины е малой скоростью поверхностной рекомбинации становится значительно ниже равновесной, т.е. достигается режим обеднения или истощения кристалпа полупроводника носителями тока при МКЭ. В таком режиме в полупроводниковой пластине возникает отрицательная люминесценция, т.е. процесс поглощения телом тепловой радиации преобладает над излучением тела.

В достаточно сильных полях из-за сильного истощения поверхности полупроводниковой пластины носителями тока, сигнал отрицательной люминесценции теряет зависимость от внешнего магнитного поля, но сохраняет зависимость от степени всестороннего-сжатия кристалла, так как при этом происходит изменение ширины запрещенной зоны и, как следствие, изменение концентрации собственных носителей тока.

По тем же причинам сигнал отрицательной люминесценции обладает стабильностью и по отношению к колебаниям питающего напряжения.

Преимуществом способа измерения гидростатического давления путем регистрации величины насыщенного сигнала отрицательной люминесценции как функции изменения ширины запрещенной эоны полупроводникового материала под действием всестороннего сжатия является также воэможность передачи информации о величине давления по оптическому каналу.

Формула и э обретения

Способ измерения гндростатического давления, включающий помещение чувствительного элемента в виде полупроводниковой пластины в измеряемую среду, приложение к нему электрического поля, регистрацию режимного параметра чувствительного элемента, функционально связанного с измеряемым давлением, и определение величины гидростатического давления по градуировочной зависимости, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыше0 6 но-дырочными парами грани, причем величины напряженностей электрического Е и магнитного Н полей удовлетворяют условию

5 151681 ния помехоустойчивости к изменениям внешнего магнитного поля, истощают одну из поверхностей чувствительного элемента электронно-дырочными парами

5 путем воздействия на него постоянным магнитным полем, вектор напряженности

Н которого перпендикулярен вектору напряженности E электрического поля в чувствительном элементе и совпадает по направлению с вектором напряженности Н внешнего магнитного поля, а в качестве режимного параметра используют мощность отрицательной люминесценции полупроводниковой пластины со стороны истощенной электрон4СКТ

Е Ф Н ) — — — — ——

ed(Un+U ) где С

Т е а

Unè Up скорость света; постоянная Больцмана; температура; заряд электрона; толщина пластины; подвижности электронов и дырок соответственно.

Составитель И.Сумцов

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор B ° Ka6aq h

Редактор E.Ïàïï

Заказ 6377/40 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101