Датчик градиента магнитного поля

 

(iii86651 5

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических рес яублик (б1) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 25.12.79 (2) ) 2859338I18-21 с присоединением заявки,рй (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.81 Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 26.09.81 (5! )М. Кл. 01 R 33/022

3Ъоударсжикый комитет

СССР по делам изобретений

H открытий (53 ) УД К 621. .31 7.44 (088.8) Д. М. Козлов, Т. В. Персиянов, Г. И. Рекал

H. Ю. Санникова, Д. А. Таирова и А. А. Ша (72) Авторы изобретении

Ленинградский ордена Лепнина электротехнич им. В. И. Ульянова (Ленина) итут (7I) Заявитель (54) ДАТЧИК ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерений индукции, а также градиентов индукции неоднородных магнитных полей.

Известен датчик градиента магнитного поля, содержаший две измерительные катушки, укрепленные на определенном расстоянии друг от друга 513.

Недостатком этого датчика является то сложность изготовления катушек достаточно малого диаметра, а также невысокая разрешающая способность.

Наиболее близким по технической сущ-. ности к предлагаемому является датчик

15 градиента магнитного поля, выполненный в виде двух установленных рядом, на неизменном расстоянии, полупроводниковых чувствительных. элементов 23.

Однако известный датчик обладает сравнительно невысокой чувствительностью, низкой разрешаюшей способностью и точностью измерения. Невысокая чувствительность определяется собственно низкой маг ниточувствительностью таких элементов

KBK магниторезисторы и датчики Холла.

Низкая раэрешаюшая способность связана со значительной .величиной основания градиентометров на основе магниторезисторов и датчиков Холла. Невысокая точность измерения градиента обусловлена собственным разбросом параметров отдельных магниточувствительных элементов, который всегда имеет место, поскольку трудно подобрать элементы с совершенно одинаковыми магнитными и температурными характеристиками.

Бель изобретения — повышение точности.

Бель достигается тем, что в датчике градиента магнитного поля, содержащем два магниточувс .твительных элемента, магниточувствительные элементы выполнены в одной полупроводниковой пласгйне в виде пленарных двухколлекторных магнито транзисторов с обшей базой, с двумя базовыми электродами и обшим эмиттером, при этом коллекторные переходы магниз 8665 тотранзисторов расположены попарно сим- . метрично относительно эмиттера, между эмиттером и соответствующим базовым электродом.

На чертеже схематично представлен

5 датчик градиента магнитного поля, общий вид.

На поверхности полупроводниковой пластины 1, например.. кремниевой и типа, по планарной технологии изготовлено пять ,областей противоположного типа проводимостей 2,3,4,5,6 и два омических контакта 7 и 8, которые являются базовыми: электродами.

Общая для asyx полученных магнитотранзисторов область 4 является эмиттером.

Каждый магнитотранзистор имеет по два коллектора, соответственно области

2,3,4 и 5.

Внешней схемой питания (не показа— нд) на электронна-дырочный переход-область 4, выполняющую функцию эмиттера, подается прямое смешение, а на электронно-дырочные переходы — области 2,3,4,5 и 6, выполняющие функцию коллекторов— обратное смешение. Омические контакты

7 и 8 служат базовыми электродами, на них подаются одинаковые относительно области 4 эмиттера, ускоряющие иржек30 тированные носители.

Датчик градиента магнитного поля работает следующим образом.;+

В пространственно -однородном магнитном поле, направленным перпендикулярно к поверхности пластины 1, инжектированные областю 4 эмиттера носители движутся к омическим контактам 7 и 8 и создают в измерительных цепях областей 2,3, 4,5,6 равные токи. При дифференциальном включении областей 3 и 5 и 2 и 6 эти

15 4 токи образуют нулевой сигнал. В неоднородном магнитном поле, имеющем пространственную неоднородность вдоль оси в измерительных цепях дифференциально включенных областей 3-5 и 2-6 образуется сигнал, пропорциональный значению градиента. Изменяя ориентацию пластины 1 по максимуму сигнала можно найти величину и направление градиента индукции магнитного поля.

Положительный эффект состоит в повышении чувствительности, разрешающей способности и точности измерения градиентов магнитных полей.

Формула изобретения

Датчик градиента магнитного поля, содержащий два магниточувствительных элемента, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что,c целью повышения точности, магниточувствительные элементы выполнены в одной полупроводниковой пластине в виде планарных двухколлекторных магнитотранзисторов с обшей базой, с двумя базовыми электродами и общим эмиттером, при этом коллекторные переходы магнитотранзисторов расположены попарно сим, метрично относительно эмиттера, между эмиттером и соответствующим базовым электродом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чучурина Е. H. Приборы для изме рения магнитных величин. М., "Энергия", 1969, с, 27.

2. Афанасьев 10. В., Студенцов Н. В. и Келкин А. П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. М., "Энергия, 1972, с. 226-227.

Составитель В. Новожилов

Редактор Г. Волкова Техред А. Савка Корректор Л, Бокшан

Заказ 8073/69 Тираж 73 5 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