Способ измерения гидростатического давления Советский патент 1989 года по МПК G01L11/00 

ел

О5 00

Изобретение относится к приборостроению и может 6bitb использовано для измерения гидростатического давления .

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости к изменениям внешнего магнитного поля.

На чертеже дана схема осуществления способа.

Способ осуществляется с помощью чувствительного элемента 1 в виде полупроводниковой пластины, установленной в поле постоянного магнита 2 на подложке 3 и размещенной в измеряемой среде, находящейся в камере А высокого давления с окном 5. Полупроводниковая пластина с помощью электрических контактов на ее торцах подключена к генератору 6 синусоидального напряжения через полупроводниковый диод 7. Камера 4 высокого давления установлена в поле внешнего электромагнита 8, являющегося источником помех. Регистрация сигнала мощности отрицательной люминесценции от полупроводниковой пластины осущес- вляется пироэлектрическим приемником 9, подключенным к вольтметру 10.

Чувствительный элемент 1 может быть изготовлен из антимонида индия с собственной проводимостью (n,Nf,j,)

TJ т /млтаич-тлгчтт ай fj ПрИМвСеЙ Nq

и концентрацией п „

NJ 2 10 см , в влде параллелепипеда размерами 5x2x0,1 мм . Противоположные широкие грани чувствительного элемента 1 обрабатываются различным образом так, чтобы скорости поверхностной рекомбинации на этих гранях существенно различались. Большая скорость поверхностной рекомбинации достигается механической щлифовкой абразивным порошком (размер зерна около 1 мкм). Полупроводниковая пластина со стороны окна 5 имеет грань с малой скоростью поверхностной рекомбинации (достигаемой травлением свободной поверхности) . Толщина пластины соизмерима с диффузионной длиной носителей тока. При действии электрического и магнитного полей в пластине возникае магнитоконцентрационный эффект (МКЭ) сущность которого заключается в перераспределении концентрации носителей тока по толщине полупроводниковой пластины под действием силы Лоренца. При соответствующей ориентации пласт ны практически все носители тока, генерируемые на поверхности с малой

5

0

5

0

5

0

5

0

5

скоростью рекомбинации, а также генерируемые в объеме пластины, достигают поверхности с больщей скоростью рекомбинации, где интенсивно реком- бинируют. При этом концентрация носителей тока в объеме и у грани пластины « налой скоростью поверхностной рекомбинации становится значительно ниже равновесной, т.е. достигается режим обеднения или истощения кристалла полупроводника носителями тока при МКЭ, В таком режиме в полупроводниковой пластине возникает отрицательная люминесценция, т.е. процесс поглощения телом тепловой радиации преобладает над излучением тела.

В достаточно сильных полях из-за сильного истощения поверхности полупроводниковой пластины носителями тока, сигнал отрицательной люминесценции теряет зависимость от внешнего магнитного поля, но сохраняет зависимость от степени всестороннего-сжатия кристалла, так как при этом происходит изменение щирины запрещенной зоны и, как следствие, изменение концентрации собственных носителей тока.

По тем же причинам сигнал отрицательной люминесценции обладает стабильностью и по отношению к колебаниям питающего напряжения.

Преимуществом способа измерения гидростатического давления путем регистрации величины насыщенного сигнала отрицательной люминесценции как функции изменения ширины запрещенной зоны полупроводникового материала под действием всестороннего сжатия является также возможность передачи информахщи о величине давления по оптическому каналу.

Формула изобретения

Способ измерения гидростатического давления, включающий помещение чувствительного элемента в виде полупроводниковой пластины в измеряемую среду, приложение к нему электрического поля, регистрацию режимного параметра чувствительного элемента, функционально связанного с измеряемым давлением, и определение величины гидростатического давления по граду- ировочной зависимости, отличающийся тем, что, с целью повьш1еиия помехоустойчивости к изменениям внешнего магнитного поля, истощают одну из поверхностей чувствительного элемента электронно-дырочными парами путем воздействия на него постоянным магнитным полем, вектор напряженност Нр которого перпендикулярен вектору напряженности Е электрического поля в чувствительном элементе и совпада- ет по направлению с вектором напряженности Н внешнего магнитного поля, а в качестве режимного параметра используют мощность отрицательной люминесценции полупроводниковой пластины со стороны истощенной электрон

но-дырочными парами грани, причем величины напряженностей электричес

кого Е и магнитного H полей удовлетворяют условию

Е X

HO

С

к т

е

d

5

и.

4СКТ edlv +U fJ

-скорость света;

-постоянная Болы мана;

-температура;

-заряд электрона;

-толщина пластины;

-подвижности электронов и дырок соответственно.

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить помехоустойчивость к изменениям внешнего магнитного поля при измерении гидростатического давления. Для этого в качестве регистрируемого параметра используют величину насыщенного сигнала отрицательной люминесценции как функции изменения ширины запрещенной зоны полупроводникового материала под действием всестороннего сжатия. Способ реализуется при помощи полупроводниковой пластины 1, установленной в поле постоянного магнита 2 на подложке 3 в камере высокого давления 4 с окном 5. Питание осуществляется от генератора 6 через диод 7. Электромагнит 8 создает внешнее магнитное поле являющееся источником помех. Регистрация сигнала мощности отрицательной люминесценции от пластины 1 осуществляется пироэлектрическим приемником 9, подключенным к вольтметру 10. 1 ил.