Датчик индукции магнитного поля Советский патент 1988 года по МПК G01R33/06 

(Л

О)

сд

it;

Од

Изобретение относится к электронике . Датчик индукции (ДИ) магнитного поля (МП) представляет собой полупроводниковый кристалл 1 р-типа проводимости, например InAs, на поверхности которого посредством полировки алмазной пастой создан инверсионный слой 2 п-типа проводимости. На инверсионный слой 2 методом напьшения алюминия нанесены контакты 3-6. Рабочая температура ДИ составляет 77 К, ДИ имеет повышенную помехоустойчивость и высокую точность измерения индукции МП за счет обеспечения постоянства величины электродвижущей силы Холла. 2 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам и мохет быть использовано для измерения индукции магнитного поля.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости датчика и точности измерения индукции магнитного поля за счет обеспечения постоянства величины ЭДС Холла, генерируе-- мой датчиком, при изменении тока через него.

На фиг. 1 схематически изображен датчик индукции магнитного поля; на фиг. 2 - кривая зависимости ЭДС Хол- ла, вырабатываемой датчиком, от величины электрического тока при индукции магнитного поля 0,24 Тл.

В качестве примера использован датчик индукции магнитного поля, представляющий собой кристалл 1р- InAs, на поверхности которого посредством механической полировки ал- казной пастой создан инверсионный слой 2 ц-типа проводимости. К слою

2посредством напыления алюминия созданы контакты 3-6. Рабочая температура датчика составляет 77 К.

При пропускании через контакты 3 и 4 электрического тока контакт 3 имеет положительный потенциал такой величины, когда падение напряжения на переходе между кристаллом 1 и слоем 2 не превосходит порогового напряжения электрического пробоя пере- хода, электрический ток протекает по поверхностному слою 2 и измеряемая на контактах.5 6 ЭДС Холла, соответствующая по знаку п-типу проводимости, пропорциональна току и индукции магнитного поля. Увеличени электрического тока приводит к возрастанию падения напряжения на переходе между кристаллом 1 и слоем 2. .При достижении порогового напряже- кия .на переходе в области контакта

3происходит электрический пробой п рехода и ток протекает через слой кристалла 1 датчика. Однако высо.кое сопротивление перехода в области контактов 5 и 6 приводит к тому, чт основной вклад в измеряемую ЭДС

Холла дает «составляющая слоя 2. В процессе д.альнейщего возрастания тока через датчик происходит распро- странение фронта области электрического пробоя от контакта 3 в направлении контакта 4. При этом составляющая тока через слой 2 сохраняется постоянной, что приводит к постоянству измеряемой ЭДС Холла при изменении тока. Постоянство ЭДС Холла сохранится до значения, при котором фронт области электрического пробоя достигнет контактов 5 и 6, в результате чего вклад составляющей ЭДС Холла кристалла 1 увеличится и постоянство измеряемой ЭДС Холла нарушится .

Таким образом, в диапазоне величин тока через датчик от соответствующего началу пробоя поверхностного перехода до соответствующего достижения фронтом области пробоя контактов, на которых измеряется ЭДС Холла, величина ЭДС Холла ь зависит от тока и пропорциональна индукции магнитного поля.

На фиг. 2 представлена зависимост ЭДС Холла генерируемой датчиком, от величины тока при индукции магнитного поля 0,24 Тл. Из. графика следует, что, действительно, в диапазоне величин тока от Ю до 2. 10 А ЭДС Холла соответствует п-типу проводимости и не зависит от величины тока.

При подключении к контактам 5,6 источника постоянного напряжения через добавочное сопротивление 57 Ом в магнитном поле 0,24 Тл величина ЭДС Холла 9,5.1 О В остается постоянной в процессе изменения напряжения от 1,5 до 0,063 В. Это позволяет использовать автономный элемент питания, сохраняя работоспособность датчика до глубокой разрядки элемента без корректировки тока.

Формула изобрет.ения

Датчик индукции магнитного поля, содержащий полупроводниковый кристалл и две пары контактов, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости датчика ,и т очности измерений за счет обеспечения постоянства гальваномагнитной ЭДС при изменении тока через него, на поверхности полупроводникового кристалла сформирован слой с противоположным типом проводимости, пнтакты нанесены на этот слой.

10

-5

10 Фи.2

W

-г

t-1

iO У,А