Датчик магнитного поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБЬЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскмк

Соцмалкстическнк

Ресттубпкк и>826256 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заиилено 16.08.79 (2l ) 2809165/18-21 (53)M. Кл.

G 01 R 33/00 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Веуйеротеенеьй комитет

СССР ао левам изобретений и открытий

ОпУбликовано 30.04 81. Бюллетень Рй 16

Дата опубликования оаисания 30.04.81 (53) YLlK 621.317;

44(088 8) 3. С. Грибников, К. Ю. Гуг а, Ю. М. Мапозовский и В. К. Мапютенко (22) Авторы изобретения!

Институт попупроводников АН Украинской CR

2.; (2l ) Заявитель

1 (S4) ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям, а бопее конкретно к гальваномагниторекомбинационным (ГМР) датчикам магнитного поля, и может быть испопьзовано в технике и научных исследо5 ваннах для измерения постоянных и пере-. менных магнитных попей.

Известны попупроводниковые датчик в форме диска с контактами в центре и по периметру. Такие датчики обладают . относительно высокой магниточувствитель-, ностью (1 ).

Недостаток датчиков» низкое сопро тивление, что затрудняет практическое их использование. Этот недостаток удается устранить последовательным соединением нескольких датчиков, однако это загромождает конструкцию приборов и усложняет их применение и производство.

Кроме того, применение известных дат.чиков ограничено в области низких темпе-, ратур, так как в этих условиях концентрация электронно-дырочных пар становится ниже концентрации примеси, и изменение числа этих пар в магнитном поле практически не изменяет сопротивления датчика.

Uemü изобретения — повышение чувствительности датчика.

Поставпенная цель достигается тем, что в датчике магнитного поня, содержащем полупроводниковую ппастину с омическими контактами на торцах, две противоположные грани которой имеют разную скорость поверхностной рекомбинации, полуцроводниковая пластина выполнена из примесного попупроводника, подвижность неосновных носитепей тока в котором больше подвижности основных носителей, при этом Aas примесного попупроводника выполняется следующее соотношение меж-. ду концентрациями и подвижностями носитепей тока оСН несси

) "НЕОсн оси где Й -концентрация основных носитеосм пей тока;

92ggg

NqtO

Датчик магнитного поля содержит полупроводниковую пластину с омическими контактами на торцах, которая имеет различную скорость поверхностной рекомбинации 0 на противоположных гранях. Датчик помещается в магнитное поле, перпендикулярное линиям тока, так, что вектор магнитного поля параллелен граням.

Датчик магнитного поля работает сле!

5 дующим образом.

Известен также ГМР датчик магнитного поля, представляющий собой пластину из собственного полупроводника с двумя

l омическими контактами на торцах, две про20 тивоположные грани которой имеют разные скорости поверхностной рекомбинации носителей тока (Я ). Работа этого. датчика основана на ГМР-эффекте и заключается и М +

ЛHeocHNHe,îñí

Формула изобретения

1. Датчик магнитного поля, содержащий полупроводниковую пластину е омическими контактами на торцах, две противоположные грани которой имеют разную скорость поверхностной рекомбинации, о т— л и ч и ю шийся тем; что, с целью в следующем: при помещении датчика в

I магнитное поле так, что вектор магнитной индукцин перпендикулярен току, текущему через датчик и, параллелен граням, имеющим равные скорости поверхностной рекомбинации сила Лоренца отклоняет элек-.

30 трояно-дырочные пары, находящиеся в обьеме полупроводника, и грани с малой S (режим обогащения), полное число носителей тока в пластине увеличивается вследствие генерации электронно-дырочных пар на противоположной грани с большой и сопротивление датчика падает. Если сила Лоренца отклоняет электронно-дырочные пары к грани с большой 5, полное число носителей тока уменьшается, и сопротивление датчика увеличивается (режим 40 истощения). Таким образом, магниточувствительность датчика определяется изменением его сопротивления вследствие отклонения полногд чиспа электронно-дырочных пар от равновесного значения (2). 4>

Достоинством такого датчика является простота и технологичность изготовления, а также широкий диапазон измеряемых магнитных полей.

Однако чувствительность известного 50 датчика недостаточно высока. Это объясняется тем, что для существенного изменения сопротивления ГМР-датчика, иэгб ъвленного из собственного полупро- водника, требуется значительное изменение 5 концентрации электронно-дырочных пар.

В режиме обогащения увеличение конВ центрации электронно-дырочных пар приводит к наступлению нелинейных механиз мов рекомбинации (r.е. к уменьшению времени жизни пар, а в результате к снижению их вклада в проводимость датчика), и, следовательно, к падению его магниточувствительности.

Проводимость датчика при отсутствии магнитного поля может быть представлена из двух частей: проводимости основных носителей и проводимости неосновных носителей (2 -,О М +p N

О осн осн НЕосн неосн

При помещении датчика в магнитное поле происходит отклонение концентрации носителей тока от равновесного значения.

Проводимость датчика в этом случае состоит иэ равновесной и неравновесной частей

5 =б аБд (й +aN)+ где д И вЂ” неравномерная концентрация носителей, возникающих вследствие. гене- ° рации пар на грани с большой S. Посколь-. ку ООСн> Онэо,неравновесная проводимость обусловленная генерацией электронно-дырочных пар на грани с большой 5 оказывается существенной даже по срав— нению с проводимостью, обусловленной нескомпенсированной примесью. Таким об разом, дпя достижения существенного изменения проводимости датчика в магнитном поле не требуется большого отклонения концентрации электронно-дырочных пар от равновесного значения. Следовательно чувствительность датчика повышается, а ограничение ее нелинейными механизмами рекомбинации наступает при больших значениях питающего электрического и измеряемого магнитного полей.

Чувствительность датчика магнитного поля тем выше, чем значительнее подвижность неосновных носителей превышает подвижность основных носителей тока.

Датчик магнитного поля, изготовленный иэ примесного полупроводника может работать при более низких температурах по сравнению с известным датчиком, изготовленным из собственного полупроводника.

5 повышения чувствительности, полупрово никовая пластина выполнена из примеси го полупроводника, подвижность неосно ных носителей тока в кстором больше внжности основных носителей, при этом для примесного полупроводника выполня ется следующее соотношение между кон центрациями и подвижностями носителей тока

ОСН НЮОСН

1

НЕОН + ОСН где NOGH- концентрация основных носите лей тока;

826256 .6 д- ННззсн - концентрация неосновных носио- телей тока; в- - подвижность основных носитеОСН под- телей тока; д,в, СН- подвижность неосновных носите пей тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Викулин И. М. и Стафеев В. И..

16 .Полупроводниковые датчики. М., Советское радио, 1975, с. 74-75.

2. Патент США N 2736858, кл. 324-45, 1956.

Составитель В. Новожилов

Редактор Е. Дичинская Техред Т.Маточка 1

Корректор М. Оемчик

Заказ 2372/34 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная; 4