Плоский гальваномагнитный полупроводниковый датчик напряженности слабого магнитного поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ones Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 12.V111.1967 (№ 1178501/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 11.VI.1969. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 28.Х.1969

Кл. 21е, 12

МПК G Olr

УДК 621.317.42(088.8) йомитет по лелем изобретений и открытий ври Совете Министров

СССР

Автор изобретения

И. П. Ананьев

Заявитель

ПЛОСКИЙ ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЬ1Й

ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ СЛАБОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения слабых постоянных н переменных магнитных полей.

Известен плоский гальваномагнитньш полупроводниковый датчик для измерения напряженности магнитных полей, называемьш датчиком Холла. flo элекгроды Холла обычно не удаегся точно расположить на эквипотенциальной линии, и, для устранения вознпка1ощей на них паразитной разности потенциалов, вводят схемы компенсации, что приводит к усложнению конструкции датчика.

Кроме того, чувствительность подобных датчиков повышается с уменьшением его толщины. Получение очень тонких кристаллических датчиков сопряжено с серьезными технологическими трудностями, а у очень тонких пленочных датчиковуменьптается подвижность носителей тока.

Отличием предлагаемого датчика является то, что он выполнен в виде плоского кольца из примесного полупроводника, к внутреннему и наружному краям которого подключены питающие электроды, а с двух сторон на кольцо наложены выходные катушки индуктивности; каждый из питающих электродов выполнен в виде многолучевой звезды, каждый луч которой имеет, например, плоскую форму, причем концы лучей подсоединены к краю кольца, центр — к питающему проводнику, а между электродом, лучи которого подсоединены к наружному краю кольца, и телом кольца установлена изоляционная прокладка. Каждая ин5 дуктивная кату1нка, наложенная на кольцевой датчик, выполнена плоской формы, повторяющей форму полупроводникового кольца, причем витки каждоп катушки плотно прилегают друг к другу. а сами катушки соединены

10 последовательно.

Такое выполнение датчика позволяет избавиться от контактов измерительных (выходных) электродов с полупроводниковым элементом, получить равномерную плотность то15 ка во всех точках кольца и уменьшить потери на вихревые токи. Кольцевая форма датчика приводит к увеличеншо его чувствительности на 1 — 2 порядка по сравнению с чувствительностью датчика Холла из того же материала

20 и при той же подводимой мощности и исключает влияние удель11ого сопротивления примененного полупроводника и толщины датчика на его чувствительность.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, 25 на фпг. 2 — показана конструкция токовых электродов.

Описываемый датчик состоит из плоского полупроводникового кольца 1, изготовленного пз полупроводника с высокой подвижностью

30 примесных носителей тока, электродов 2 и 8 с

245895 выводами 4 для подключения датчика к источнику питания, выходной катушки 5, индуктивно связанной с кольцом и служащей для снятия выходного напряжения датчика, и изоляционной прокладки б, предотвращающей замыкание электродов 2 и 8 между собой и шунтирование электродом 3 плоскости кольца 1.

Злектроды 2 и 8 обеспечивают в кольце 1 по возможности одинаковую плотность тока во всех точках кольца, равноудаленных or центра, Для измерения магнитного поля к выводам

4 подводят синусоидальное напряжение с частотой W,- а плоскость кольца располагают перпендикулярно силовым линиям измеряемого поля.

Для предотвращения влияния тока, возникающего в выходной катушке в присутствии магнитного поля, на величину отклонения носителей тока в полупроводниковом кольце собственное магнитное поле катушки не должно иметь в толще кольца составляющей, направленной перпендикулярно его поверхйости.

Такому условию удовлетворяет плоская кольцевая катушка, витки которой плотно прилегают к поверхности кольца (см. фиг. 1) или катушка, состоящая из двух таких плоских катушек, с двух сторон прилегающих к кольцу.

Токовые электроды имеют форму правильной многолучевой звезды, центр которой присоединяется к выводу, а концы лучей — к краю кольца: концы лучей одной звезды — к внутреннему краю кольца, другой — к наружному. Число лучей звездообразных электродов должно быть большим, так как ббльшее число лучей обеспечивает более равномерное распределение тока по окружности кольца.

Вместе с тем площадь электродов в плоскости, параллельной плоскости кольца, должна быть по возможности меньшей, чтобы уменьшить потери на вихревые токи.

Датчик предназначен для измерения преимущественно слабых (примерно 0,001 — 200 э.

10 или — — — а/м в системе СИ) постоян4 4

5 ных и переменных магнитных полей и используется совместно с высокоомным резонансным усилителем.

Для измерения полей в узких зазорах и

10 близко (на расстоянии 2 — 3 диаметров датчика) от ферромагнитных или электропроводных масс датчик не используется.

Предмет изобретения

1. Плоский гальваномагнитный полупровод15 никовый датчик напряженности слабого магнитного поля, питаемый переменным током, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительносги датчика, он выполнен в виде плоского кольца из примесного полупро20 водника, к внутреннему и наружному краям которого подключены питающие электроды, а с двух сторон на кольцо наложены выходные катушки индукгивности.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 25 что, с целью получения равномерной плотности тока во всех точках кольца и уменьшения потерь на вихревые токи, каждый из питающих электродов выполнен в виде многолучевой звезды, каждый луч которой имеет, на30 пример, плоскую форму, причем концы лучей подсоединены к краю кольца, центр †питающему проводнику, а между электродом, лучи которого подсоединены к наружному краю кольца, и телом кольца установлена изоля35 ционная прокладка.

3. Устройство по п. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния собственного магнитного поля выходных индуктивных катушек датчика, каждая индуктивная

40 катушка, наложенная на кольцевой датчик, выполнена повторяющей форму полупроводникового кольца, причем витки каждой катушки плотно прилегают друг к другу, а сами катушки соединены последовательно.

Фиг.2

Составитель В. T. Голенко

Редактор М. Афанасьева Техред Т. П. Курилко Корректоры: А. Николаева и М. Коробова

Заказ 2763718 Тираж 480 Подписное

ЦКИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2