ПЛОСКИЙ ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ СЛАБОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1969 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения слабых постоянных н переменных магнитных полей.

Известен плоский гальвапомагнитиый полупроводниковый датчик для измерения напряженности магнитных полей, называемый датчиком Холла. По электроды Холла обычно не удается точно расположить на эквипотенциальной линии, и, для устранения возникающей на них паразитной разности потенциалов, вводят схемы компенсации, что приводит к усложнению конструкции датчика.

Кроме того, чувствительность подобных датчиков повышается с уменьшением его толщины. Получение очень тонких кристаллических датчиков сопряжено с серьезными технологическими трудностями, а у очень тонких пленочных датчиков уменьшается подвижность носителей тока.

Отличием предлагаемого датчика является то, что он выполнен в виде плоского кольца из примесного полупроводника, к внутреннему и наружному краям которого подключены питающие электроды, а с двух сторон на кольцо наложены выходные катушки индуктивности; каждый из иитающих электродов выполнен в виде многолучевой звезды, каледый луч которой имеет, например, нлоскую форму, причем концы лучей подсоединены к краю кольца,

центр - к питающему проводнику, а между электродом, лучи которого подсоединены к наружному краю кольца, и телом кольца установлена золяционная прокладка. Каждая индуктивная катушка, налол енная на кольцевой датчик, выполнена плоской формы, повторяющей форму полупроводникового кольца, причем витки каждой катушки плотно прилегают друг к другу, а сами катушки соединены последовательно.

Такое выполнение датчика иозволяет избавиться от контактов измерительных (выходных) электродов с полупроводниковым элементом, получить равномерную нлотность тока во всех точках кольца и уменьшить потери на вихревые токи. Кольцевая форма датчика приводит к увеличению его чувствительности на 1-2 порядка по сравнению с чувствительностью датчика Холла из того Hie материала и при той же подводимой мощности и исключает влияние удельного сопротивления примененного полупроводника и толщины датчика на его чувствительность.

На фиг. 1 изобра кен нредлагаемый датчик, на фиг. 2 - показана конструкция токовых электродов.

Описываемый датчик состоит из плоского полупроводникового кольца 1, изготовленного из полупроводника с высокой подвижностью примесных носителей тока, электродов 2 и 3 с

выводами 4 для подключения датчика к источнику питания, выходной катушки 5, индуктивно связанной с кольцом и служащей для снятия выходного напряжения датчика, и изоляционной прокладки 6, предотвращающей замыкание электродов 2 тл 3 между собой и шунтирование электродом 3 плоскости кольца /.

Электроды 2 VI 3 обеспечивают в кольце / по возможности одинаковую плотность тока во всех точках кольца, равноудаленных ог центра.

Для измерения магнитного поля к выводам 4 подводят синусоидальное напряжение с частотой Wj а плоскость кольца располагают перпендикулярно силовым линиям измеряемого поля.

Для предотвращения влияния тока, возникающего в выходной катущке в присутствии магнитного поля, на величину отклонения носителей тока в полупроводниковом кольце собственное магнитное поле катущки не должно иметь в толще кольца составляющей, направленной перпендикулярно его поверхности. Такому условию удовлетворяет плоская кольцевая катушка, витки которой плотно прилегают к поверхности кольца (см. фиг. 1) или катушка, состоящая из двух таких плоских катушек, с двух сторон прилегающих к кольцу.

Токовые электроды имеют форму правильной многолучевой звезды, центр которой присоединяется к выводу, а концы лучей - к краю кольца: концы лучей одной звезды - к внутреннему краю кольца, другой - к наружному. Число лучей звездообразных электродов должно быть больщим, так как большее число лучей обеспечивает более равномерное распределение тока по окружности кольца. Вместе с тем площадь электродов в плоскости, параллельной плоскости кольца, должна быть по возможности меньшей, чтобы уменьшить потери на вихревые токи.

Датчик предназначен для измерения преимущественно слабых (примерно 0,001-200 э.

1105

ИЛИ -;-- ajM в системе СИ) постоян4-;: 45:.

ных И переменных магнитных полей и используется совместно с высокоомным резонансным усилителем.

Для измерения полей в узких зазорах и близко (на расстоянии 2-3 диаметров датчика) от ферромагнитных или электропроводных масс датчик не используется.

Предмет изобретения

1.Плоский гальваномагнитный полупровод5 никовый датчик напряи енности слабого магнитного поля, питаемый переменным током, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, он выполнен в виде плоского кольца из примесного полупроводника, к внутреннему и наружному краям которого подключены питающие электроды, а с двух сторон на кольцо налол ены выходные катущки индуктивности.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, 5 что, с целью получения равномерной плотности тока во всех точках кольца и уменьшения потерь на вихревые токи, каждый из питающих электродов выполнен в виде многолучевой звезды, каждый луч которой имеет, например, плоскую форму, причем концы лучей подсоединены к краю кольца, центр-к питающему проводнику, а между электродом, лучи которого подсоединены к наружному краю кольца, и телом кольца установлена изоля5 ционная прокладка.

3.Устройство по п. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния собственного магнитного поля выходных индуктивных катущек датчика, каждая индуктивная

0 катушка, наложенная на кольцевой датчик, выполнена повторяющей форму полупроводникового кольца, причем витки каждой катущки плотно прилегают друг к другу, а сами катущки соединены последовательно.

5 ,1

4

Pi/g./

иг.2