Устройство для измерения ЭДС Холла Советский патент 1984 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении электрофизических параметров твердого тела.

По основному авт. св. № 961501 известно устройство для измерения ЭДС Холла, содержащее постоянный магнит, закрепленный на валу двигателя, синхронный преобразователь частоты вращения вала в переменный ток, измерительный селективный усилитель, настроенный на частоту ЭДС Холла, подключенный к холловым зондам образца, Б котором преобразователь частоты вращения выполнен в виде дискового обтюратора, по одну сторону которого размещен источник света, а по другую - фотоприемник, подключенный к входу делителя частоты, выход последнего через усилитель соединен с токовыми электродами образца 1.

Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерения параметров ЭДС Холла, заключающуюся в неопределенности начальной фазы последней, которая не позволяет определить знак носителей эффекта Холла.

Целью изобретения является повышение точности измерения ЭДС Холла.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее постоянный магнит, закрепленный на валу двигателя, синхронный преобразователь частоты вращения вала в переменный ток, измерительный селективный усилитель, настроенный на частоту ЭДС Холла, подключенный к холловым зондам образца, в котором преобразователь частоты вращения вала выполнен в виде дискового обтюратора, по одну сторону которого размещен источник света, а по другую - фотоприемник, подключенный к входу делителя частоты, выход последнего через усилитель соединен с токовыми электродами образца, введены элемент сравнения мгновенной фазы магнитного поля и ключ, включенный между делителем частоты и усилителем, управляющий вход ключа соединен с выходом элемента сравнения, последний связан с валом, на котором закреплен магнит.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит постоянный магнит I, закрепленный на валу 2 двигателя, последовательно соединенные умножитель 3 и делитель 4 частоты, ключ 5, выход которого через усилитель 6 подключен к ктоковым контакта образца 7, находящегося в переменном магнитном поле - в зазоре магнита 1, к холловым зондам образца подключен измерительный прибор 8, управляющий вход ключа 5 соединен с выходом элемента 9 сравнения мгновенной фазы магнитного поля, связанного с валом 2 двигателя, на управляющий вход элемента 9 сравнения подается заданное значание начальной фазы % магнитного поля. Умножитель 3 частоты выполнен в виде дискового обтюратора 10, по одну сторону которого размещен источник 11 света, по другую - фтоприемник 12.

Устройство работает следующим образом.

Образец 7 находится в переменном с частотой и;ц магнитном поле, которое создается вращением магнита 1, закрепленного на валу 2 двигателя. Частота множится в N и делится в К раз умножителем 3 и делителем 4 частоты. Сигнал с выхода последнего через исходно разомкнутый ключ 5 и через усилитель б подается на токовые электроды образца 7. Ключ 5 замыкается сигналом с выхода элемента сравнения, который вырабатывает управляюцХий сигнал, когда мгновенная фаза магнитного поля достигает заданной величины %. Начиная с этого момента ключ 5 поддерживается замкнутым в течение времени, необходимого для измерения ЭДС Холла, например в течение ее периода, а затем размыкается. При замыкании ключа 5 измерительный при бор 8 регистрирует сигнал ЭДС Холла с частотой л vxJg и фазой ф . Искомая величина Фропределяется по разности Ф-%и равна О или JT для проводимости р- или п-типа соответственно.

Устройство позволяет повысить точность измерения параметров ЭДС Холла, а именно ее начальной фазы, и тем самым дает возможность определять знак эффекта Холла, т. е. тип проводимости исследуемого объекта. Действительно, ЭДС Холла характеризуется амплитутой VH , частотой Л и начальной фазой Ф, которая отсчитывается относительно начальных фаз магнитного поля % и тока fg . В известном устройстве благодаря синхронному преобразованию частоты магнитного поля частоту электрического поля иЗб частота ЭДС Холла SI /иЭв функционально связана с WB :Si uig, где N и К - соответственно коэффициенты умножения и деления синхронного преобразователя. Однако известное устройство не позволяет определять начальную фазу ЭДС Холла ФоСинхронный преобразователь частоты включается в момент времени t О, когда мгновенная фаза магнитного поля произвольно принимает одно из N значений:

м 2.--. N, при этом начальной фазе электрического тока присваивается определенное значение Vg , которое для простоты считает равным нулю. Следовательно, начальная фаза ЭДС Холла

Фо Ф , где Ф - значение фазы ЭДС Холла, зарегистрированная прибором, подключенным к холловым зондам образца.

311151384

в силу неопределенности Чм не может бытьпо величине которой определяют знак эффекопределена.та Холла, отвечающий знаку основных

Таким образом, изобретение позволяет самым повышает точность измерения паопределять начальную фазу ЭДС Холла,раметров ЭДС Холла.

носителей, т. е. тип проводимости, и тем

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭДС ХОЛЛА по авт. св. Ло 961501. отличающееся тем. что. с целью повышения точности, в него введены элемент сравнения мгновенной фазы магнитного поля и ключ, включенный между делителем частоты и усилителем, управляющий вход ключа соединен с выходом элемента сравнения мгновенной фазы магнитного поля, причем последний связан с валом двигателя, на котором закреплен магнит. (Л сд ОО 00