Датчик магнитного поля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/00 

(54) ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ 382 Неос .--концентрация неосновных носй тепей тока; подвижность основных носителей тока , « йеосн оД ижиость неосновных носителей тока. Летчик магнитного поля содержит полупроводниковую пластину с омическими контактами на торцах, которая имеет различную скорость поверхностной рекомбинации на про.тивополЬжных гранях. Датчик помешается в магнитное поле, перпендикулярное линиям тока, так,- что вектор магнитного поля параллелен граням. Датчик магнитного поля работает следующим образом. Известен также ГМР датчик магнитного поля, прецставлянзший собой пластину ИЗ собственного полупроводника с двумя две про омическими контактами на торцах, тивоположные грани которой имеют разные скорости повертсностной рекомбинации носителей тока {S ) Работа этого датчика основана на ГМР-эффекте и заключается в следующем: при помещении датчика в магнитное поле так, что вектор магнитной индукциИ перпендикулярен току, текущему через датчик и, параллелен граням, имеющим рйвные скорости поверхностной рекомбинации, сила Лоренца отклоняет эле гронно-дырочные пары, находящиеся в объ еме полупроводника, и грани с малой S (режим обогащения), полное число носителей тока в пластине увеличивается вследствие генерации электронно-дырочных пар на противоположной грани с большой S, и сопротивление датчика падает. Если сила Лоренца отклоняет электронно-дырочные пары к грани с большой S , полное число носителей тока уменьшается, и сопротивление датчика увеличивается (режим истощения). Таким образом, магниточувствительность датчика определяется изменением его сопротивления вследствие отклонения полногб чиспа электронно-дырочных пар от равновесного значения 2 . Достоинством такого датчика является простота и технологичность изготовления, а также широкий диапазон измеряемых магнитных полей. Однако чувствительность известного датчика недостаточно высока. Это объясняется тем, что для существенного изменения сопротивления ГМР-датчика, изгс(Товленного из собственного полупро- водника, требуется значительное изменени концентрации электронно-дырочных пар. В режиме обогащения увеличение концентрации электронно-дырочных пар приво 6 дит к наступлению .нелинейных механиз if MOB рекомбинации (т.е. к уменьшению времени жизни пар, а в результате к снижению их вклада в проводимость датчика), и, следовательно, к падению его магниточувствитель ности, Проводимость датчика при отсутствии магнитного поля Может быть представлена из двух частей: проводимости основных носителей и проводимости неосновных носителей .., о осн осн иеосн иеосн При помещении датчика в магнитное поле происходит отклонение концентрации носителей тока от равновесного значения. Проводимость датчика в этом случае состоит из равновесной и неравновесной частей) fl(Н+CvN . л иеосн меосн где дН - неравномерная концентрация носителей, возникающих вследствие, гене- рации пар на грани с большой 5- Поскольку/С р|..ц //1цц неравновесная проводимость обусловленная генерацией электронно-дырочных пар на грани с большой S оказывается существенной даже по срав нению с проводимостью, обусловленной нескомпенсированной примесью. Таким образом, для достижения существенного изменения проводимости датчика в магнитном поле не требуется большого отклонения концентрации электронно-дырочных пар от равновесного значения. Следовательно чувствительность датчика повышается, а ограничение ее нелинейными механизмами рекомбинации наступает при больших значениях питатаяего электрического и измеряемого магнитного полей. Чувствительность датчика магнитного поля тем выше, чем значительнее подвижность неосновных носителей превышает подвижность основных носителей тока. Датчик магнитного поля, изготовленный из примесного полупроводника может работать при более низких температурах по сравнению с известным датчиком, изготовленным из собственного полупроводника. Формула изобретения 1. Датчик магнитного поля, содержащий полупроводниковую пластину с оми- ческими контактами на торцах, две противоположные грани которой имеют разную скорость поверхностной рекомбинации,отличающийся TeMi что, с целью

5 8262S66

повышения чувствительности, полупровод- ц дсн концентрация неосновных носиниковая пластина выполнена из примесдо-телей тока;

го полупроводника, подвижность неоснов- - подвижность основных носитёных носителей тока в- котором больше под-телей тока;

важности основных носителей, при этом sДнеосн подвижность неосновных носите-

для примесного полупроводника выполни-пей тока,

ется следующее соотношение между кон-Источники информации,

центрациями и подвижностями носителейпринятые во внимание при экспертизе

тока .ц . .1. Никулин И. М. и Стафеев В. И..

- Нёосн 10Полупроводниковые датчики. М., Советское

неоь радио; 1975, с. 74-75.

гдеМц ц- концентрация основных носите-2. Патент США № 2736858,

лей тока;кп, 324-45, 1956.