МАГНИТОТРАНЗИСТОР Советский патент 1995 года по МПК H01L29/82 

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и может быть использовано в устройствах измерительных приборов и автоматике.

Цель изобретения обеспечение возможности одновременного измерения двух взаимно перпендикулярных составляющих магнитного поля.

На чертеже изображен предлагаемый магнитотранзистор и схема его включения. Он содержит полупроводниковый брусок 1, являющийся базой магнитотранзистора, базовые омические контакты 2 и 3, параллельно соединенные эмиттеры 4 и 5, коллекторы 6-8, резисторы 9-13, вольтметры 14 и 15. Если, например, в качестве базы взят полупроводник n-типа, то эмиттерные и коллекторные области имеют проводимость р-типа (p-n-p-транзистор). В этом случае на коллекторы через резисторы подается отрицательное напряжение -Е, В направление индукции внешнего магнитного поля.

Магнитотранзистор работает следующим образом. Инжектированные из параллельно соединенных эмиттеров 4-5 дырки распределяются на три равные части между коллекторами 6-8, их токи равны, а следовательно, равны и потенциалы коллекторов при отсутствии магнитного поля В 0 (несимметрия схемы балансируется резисторами 10, 12, 13). Поэтому разности потенциалов между коллекторами 6-7 и 7-8 U₁ U₂ 0. При возникновении внешнего магнитного поля с индукцией В₁ сила Лоренца отклоняет поток дырок от коллектора 7 к коллектору 6, поэтому ток коллектора 6 увеличивается, а ток коллектора 7 уменьшается. Это приводит к росту падения напряжения на резисторе 10 и уменьшению на резисторе 12, т. е. к возникновению разности потенциалов U₁ между коллекторами 6-7, которая увеличивается с ростом В₁. При этом токи коллекторов 7-8 изменяются одинаково и разность потенциалов между ними U₂ 0. Точно таким же образом возникает разность потенциалов U₂ между коллекторами 7-8 при возникновении внешнего магнитного поля с индукцией В₂. Соответственно, при В₁ 0 поле В₂ одинаково меняет токи коллекторов 6-7 и U₁ 0. Таким образом, разность потенциалов U₁ между коллекторами 6-7 является функцией составляющей магнитного поля В₁, а U₂ между коллекторами 7-8 функцией В₂, что и позволяет измерять взаимно перпендикулярные составляющие магнитного поля В₁ и В₂.

Опытные образцы магнитотранзисторов изготавливались из n-германия удельным сопротивлением 40 Ом ˙ см, размером 1 х 1 х 5 мм. Эмиттерные и коллекторные контакты создавались на расстоянии 1-1,5 мм от концов стержня с базовыми контактами. При электрическом режиме Е 180 В₁, l₃ 1 мА, l_бб 2 мА, R_10-12 700 кОм магнитное поле с индукцией В 0,4 Тл приводит к возникновению между соответствующей парой коллекторов напряжения 50-60 В. При направлении магнитного поля вдоль В₁ (см. чертеж) возникает напряжение U₁, а U₂ 0, при направлении вдоль В₂ возникает напряжение U₂, а U₁ 0. Это означает, что магнитотранзистор позволяет проводить независимые измерения двух взаимно перпендикулярных составляющих магнитного поля.

Для одновременного измерения величин В₁ и В₂ обычным магнитотранзистором (прототип) понадобилось бы два таких транзистора, коллекторы которых расположены взаимно перпендикулярно. Так как расстояние между двумя магнитотранзисторами составляет 1-2 мм, то невозможно измерить В₁ и В₂ в одной точке. Поэтому для одной точки можно определить лишь усредненные на расстоянии 1-2 мм значения В₁ и В₂. Таким образом, предлагаемый магнитотранзистор позволяет увеличить точность измерения магнитного поля в одной точке и уменьшить в два раза стоимость магниточувствительного элемента датчика магнитного поля.

Использование: измерительные приборы, автоматика. Сущность изобретения: магнитотранзистор содержит два эмиттера, соединенных между собой, и три коллектора, расположенных на трех ребрах в одном поперечном сечении бруска, служащего базой. Изобретение повышает точность измерения составляющих магнитного поля в одной точке пространства. 1 ил.

МАГНИТОТРАНЗИСТОР, выполненный в виде прямоугольного бруска квадратного сечения полупроводникового материала первого типа проводимости, на торцах которого сформированы омические контакты, вблизи одного из них на боковых гранях сформированы два эмиттера второго типа проводимости, соединенные между собой, а вблизи другого контакта два коллектора второго типа проводимости, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного измерения двух взаимно перпендикулярных составляющих магнитного поля, магнитотранзистор дополнительно содержит третий коллектор, причем все три коллектора расположены на трех ребрах бруска на одной высоте.