Гальваномагнитный датчик

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п1983606 (61) Дополнительное к авт. свид-ey «« (22) Заявлено 02 ° 03 ° 81 (21)3257983/18-21 с присоединением заявки Мо „ (23) ПриоритетОпубликовано 23.1232. Бюллетень ¹ 47

Р М К з

G R 33/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (ЩУК 621. 317 ° 44 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 12.82

А.A. Мурадов и О,::Мосанов ,t с (72) Авторы изобретения i . l

/ !

Физико-технический институт АК"Туркменской ЮСР (71) Заявитель (54) ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК

Изобретение относится к радиотехнике и приборостроению, а более конкретно к устройствам, использующим в.качестве первичного преобразователя гальваномагнитные датчики.

Известен магниторезистор, содержащий три электрода: два на торцах, ьдин посредине перемычки полупроводниковой пластины П-образйой формы, несущей .поперечные токопроводящие полоски, причем средний электрод расположен в центре перемычки (1).

Недостатки магниторезистора— .низкое начальное сопротивление, в связи с чем затрудняется определение и съем падения напряжения на нем; датчик не позволяет определять направление (знак) магнитного поля.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является магниторезистор — полупроводниковая пластина, которая содержит два торцевых электрода и третий электрод, выведенный с середины пластины совместно с поперечной токопроводящей полоской (2).

Магниторезистор имеет низкое начальное сопротивление, низкую чувствительность, нельзя определить знак воздействуккаего магнитного поля в связи с тем, что магниторезистивный эффект в полупроводниках носит чет. ный характер.

Цель — увеличение чувствительности.

Цель достигается тем, что в гальваномагнитном датчике, содержащем полупроводниковую пластину.с поперечными токопроводящими полосками, тре.мя электродами, один иэ которых соединен с середийой пластины, полупроводниковая пластина вьи олнена с двумя идентичными отводами в виде одинаково направленных меандров с контактными площадками на концах, к которым подсоединены соответствующие электроды, при этом токопроводящие полоски расположены на отводах.

На фиг. 1 изображен датчик; на фиг. 2-4 - возможные конкретные схемы включения датчика.

Датчик 1 содержит полупроводниковую пластину 2 с двумя электродами

3 и с третьим электродом 4, выведенным с середины пластины 2, с нанесенными на ней токонроводящими полосками 5. Пластина 2 выполнена с двумя одинаковыми отводами и изогнутыми в виде одинаково направленных меандров 6 и 7 с контактными площад30 ками 8 на концах. К пластине 2 под983606 ключены одинаковые резисторы 9, причем включение упомянутых элементов образует мостовую схему, к одной диагонали подсоединен источник 10 питания через контакты переключателя

11, а к другой диагонали подключен регистрирующий прибор 12.

Датчик работает следующим образом.

При отсутствии магнитного поля

8 = 0 напряжение Uö,„ íà электроде

3 отсутствует, а значит и на выходной диагонали моста напряжение также отсутствует (фиг. 2).

При помещении датчика в однородное магнитное поле В Ф О, приращения сопротивлений R«« участков отводов одинаково направленных меандров 6 и

7 хотя и значительные« благодаря тому, что датчик имеет высокое начальное сопротивление и поперечные токопроводящие полоски, усиливающие маг20 ниторезистивный эффект, но равные по значению приращениям сопротивления

Rq, поэтому они не вносят раэбаланса в мост, однако магнитное поле воздействует на пластину 2, в результате чего на ее боковых сторонах возникает холловская ЭДС Uz которая с электрода 4 и общей точки резисторов . 9 поступает на регистрирующий прибор

12. Переключателем 11, изменяя на- 30 правление тока источника 10 питания через датчик 1, контролируют однородность и величину магнитного поля В, при этом показание прибора 12 U><2 будет совпадать по значению с Ух„ 35 но иметь противоположный знак.

При воздействии на датчик 1 неоднородного магнитного поля B „- В <(1) . (фиг. 2 ) приращения сопротивлений В 40 и В участков меандров 6 и 7 неодие наковые„поэтому они вносят разбаланс в мостовую схему и на общей точке резисторов 9 и электрода 4 по( является напряжение U«««, ql пропорциональное величине неоднородности магнитного поля В „- В > (1); В связи с тем, что на электроде 4 будет присутствовать холловская ЭДС вЂ” Uz<, пропорциональная величине магнитного поля, поэтому на электроде 4 и общей точке резисторов 9 будет алгебраическая

I сумма напряжений Ц Uz> + поступающая на вход регистрирующего прибора 12. Причем при изменении направления рабочего тока переключателем 11 через датчик 1 на входе ре.гистрирующего прибора 12 будет напряжение У - = Ue>, Б « (3) ° Сравнивая и анализируя U и U, можно установить, что они будут различными по бО величине, т.е. на датчик 1 воздейст- вует неоднородное магнитное поле.

Точная величина неоднородности устанавливается по сумме показаний регистрирующего прибора 12 при одном и дру-65 гом направлениях рабочего тока источника питания 10, а именно

I неОАНОРОд UK1 Е2 еых ()

На фиг. 3 изображено возможное конкретное устройство, позволяющее использовать предлагаемый датчик 1 по другой схеме включения. Отличием данного включения or вышеописанного (фиг. 2) является то, что на электроде 4 потенциал напряжения U«««, будет определяться только приращением сопротивления меандров б и 7, в этом случае регистрирующий прибор 12 через переключатель 11 подключается к, электроду 4 и к одному иэ электро- дов 3 соответственно, при этом раздельно регистрируется падение напряжения П6 и П «на меандрах б и 7, пропорциональное величине магнитного поля В °

На фиг. 4 изображено возможное конкретное устройство, в котором к предлагаемому датчику 1 регистрирующий прибор 12 подключен таким образом к электродам 3, что его показание U пропорционально величине неоднородности магнитного поля hB=B

В (5) °

Следует отметить и то,что при воздействии на него переменным, импульсным или каким-либо другим физическим воздействием, преобразованным в магнитном поле, в цепях датчика 1 устранена воэможность проявления индукционной наводки, так как датчик выпоЛнен в форме с конфигурацией обеих половин подобных и идентичных между собой. Полезный сигнал в этом случае выделяют путем измерения выходного напряжения датчика 1, при одном и другом направлениях рабочего тока.

Предлагаемый датчик позволяет исследовать воздействие однородных и неоднородных магнитных полей> их величину и их градиент, крома того, датчик позволяет определить знак воздействующего магнитного поля или любого иного воздействия физической величины, преобразуемой в магнитное поле.

Кроме того, позволяет проводить исследования с большей чувствительностью и точностью, расширяет элементную базу функциональных преобразователей систем автоматического управления и регулирования и может быть использован при обработке сигналов постоянного, переменного или импульсного характера воздействия. формула изобретения

Гальваномагнитный датчик, содержащий полупроводниковую пластину с поперечными токопроводящими полосками, тремя эт.ектродами, один из которых соединен с серединой пластины, о т983606

Фиг. 2 л и ч а ю щ и и с ч тем, что, с целью увеличения чувствительности, полупроводниковая пластина выполнена с двумя идентичными отводами в виде одинаково направленных меандров с контактными площадками на концах, к которым подсоединены соответствующие электроды, при этом токопроводящие полоски расположены на отводах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вайсс Г. Физика гальваномагнитных полупровсдниковых приборов и их применение. И., Энергия, 1974, с. 266.

2. Патент США Р 3835377, кл. 324-46, опублик..1971.

ВНИИПИ Заказ 9913/53

Тираж 717 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4