Магниторезистор

 

1. МАГНИТОРЕЗИСТОР, содержащий пластину из примесного полупроводника с омическими контактами, ширина которой превышает расстояние между омическими контактами, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, расстояние между омическими контактами соизмеримо с одной из характерных длин свободных носителей заряда примесного полупроводника. 2. Магниторезистор по п. 1, о тличающийся тем, что расстояние между омическими контактами соизмеримо с минимальной характерной длиной свободных носителей заря (Л да примесного полупроводника.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

m) 4 Н 01 L 43/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиа1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИй V ОТНР1.П ИЙ (21) 2849923/18-25 (22) 10. 12. 79 (46) 23.02.86. Бюл. Ф 7 (71) Институт полупроводников

АН УССР (72) А.И.Климовская, А.И.Апостолов, Ю.И.Еросов, Ж.И.Панчина и Г.А.Панаетов (53) 621,382(088.8) (56) Викулин И.М. и др. "Полупроводниковые датчики", M., Сов. радио, 1975, с. 74, рис. 4.3а.

Викулин И.М. и др. "Полупроводниковые датчики"., М., Сов. радио, 1975, с. 74, рис. 4. 3б.

„.Я0 ВЯЩХ А (54)(57) 1. МАГНИТОРЕЗИСТОР, содержащий пластину из примесного полупроводника с омическими контактами, ширина которой превышает расстояние между омическими контактами, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, расстояние между омическими контактами соизмеримо с одной из характерных длин свободных носителей заряда примесного полупроводника.

2. Магниторезистор по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что расстояние между омическими контактами соизмеримо с минимальной характерной длиной свободных носителей заряда примесного полупроводника.

Ф 88

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к датчикам магнитного поля, и может быть использс зано при создании магниторезисторов (МР).

Известен магниторезистор, содержащий резистивный элемент, выполненный в виде диска Корбино.

В такой структуре за счет конфигу. рации исключается ЭДС-.Холла, однако ф Ф: достигаемое при этом увеличение чувствительности к магнитному полю недостаточно, так как с изменением магнитного поля проводимость изменяется только за счет изменения дрейфовой скорости свободных носителей заряда (СНЗ).

Наиболее близким по технической сущности к устройству по изобретению является магниторезистор, содержащий пластину из примесного полупроводника с двумя омическими контактами, ширина которой превышает расстояние между омическими контактами.

Однако такой магниторезистор обладает также недостаточной чувствительностью.

Целью изобретения является увеличение магниточувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в .известном магнитореэисторе, содержащем пластину из примесного полупроводника с омическимг контактами, ширина которой превышает расстояние между омическими контактами, расстояние между омическими контактами соизмеримо с одной из характерных длин свободных носителей заряда примесного полупроводника.

Расстояние между омическими контактами может быть соизмеримым с минимальной характерной длиной свободных носителей заряда примесного полупроводника.

На фиг. 1 и 2 даны варианты устройства по изобретению: пластина примесного полупроводника 1, омические контакты 2, 3.

Движение свободных носителей заряда в примесных полупроводниках можно характеризовать набором характерных длин (4„„.) по импульсу, по энергии, по долинам и по спину, которые могут проходить свободные носители заряда в данном примесном полупроводнике без изменения своего характерного параметра (импульса, энергии, индекса долины, спина) — радиу-

2362 2 са г в плоскости, перпендикулярной вектору В магнитной индукции:

50

Кроме того, такой рассеянный СНЗ будет дрейфовать в направлении внешнего электрического поля E .

Каждый СНЗ имеет свой набор характеристических параметров (ХП), который определяет скорость V и эффективную массу m CH3. При рассеянии СНЗ хотя бы по одному из своих ХП изменяются V и/или 1л и, следовательно, радиус окружности г, по которой движется СНЗ в однородном магнитйом поле 6, перпендикулярном к направлению V . В таком поле СНЗ с абсолютной величиной заряда (g) под действием силы Лоренца движется по окружности постоянного радиуса.

Если расстояние L между омическими контактами выполнено сравнимым с одной из характерных длин свободных носителей заряда в примесном полупроводнике, то в таком магниторезисторе при 8 =0 электроны проходят расстояние 4 без рассеяния, магниторезистор имеет минимальное сопротивление. Изменение магнитного поля изменяет концентрацию электронов проводимости и, следовательно, сопротивления.

При малых В только электроны с малыми > m возвращаются в контакт 2, остальные электроны рассеиваются и

1 дрейфуют к контакту 3 — сопротивление MP увеличивается. При дальнейшем увеличении В все большая часть электронов возвращается в контакт 2 и все меньшая часть дрейфует к контакту 3, причем дрейфовая скорость уменьшается. Это приводит к дальнейшему увеличению сопротивления ИР и т.д. Так как увеличение сопротивления Н (В) связано с уменьшением концентрации и одновременно с уменьшением дрейфовой скорости электронов то оно будет больше, чем в случае, когда сопротивление определяется только подвижностью свободных носителей заряда, как это имеет место в известных устройствах. Это увеличивает рсзистивное отношение В/ 6 R(8)/К/О/, где Р/О/ — сопротивление

NP при В 0 и, следовательно, чувствительность магниторезистора.

882362

Фиг. 2

Редактор П.Горькова Техред Т.Тулнк Корректор Г.Решетник

Заказ 796/3 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 На увеличение резистивного отношения влияет также уменьшение величины R /0/, так как прн 8 =0 электроны проходят расстояние L без рассеивания

Наибольшая чувствительность магниторезистора к магнитному полю достигается при выполнении расстояния L . между омическими контактами сравнимым с длиной свободного пробега СНЗ по импульсу, т.е. с наименьшей из характерных длин СНЗ примесного полупроводника. В этом случае СНЗ двигаясь в магнитном поле от контакта 2 к контакту 3, не будут рассеивать ни один из своих характер- ных параметров, т.е. число балластных СНЗ дрейфующих от контакта к контакту будет сведено до минимума. Практически все СНЗ будут управляться магнитным полем и чувствительность достигает наибольшего значения для данного примесного полупроводника.

Иагниторезистор по изобретению может быть эффективно использован при исследовании топографии магнитных полей в малых объемах для бескон. тактного измерения токов в дефектоскопии, технике сверхпроводящих

1О машин, для относительной ориентации предметов в пространстве. Наиболее эффективным будет его использование в вычислительной технике для считывания информации с эапоминаю15 щих устройств на магнитных доменах.

Благодаря высокой чувствительности замена им известных датчиков магнитного поля позволит упростить вторичную измерительную аппаратуру, рб повысить надежность устройств,, сократить расход энергии на. измерение магнитного поля.