Датчик градиента магнитного поля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/22 

(54) ДАТЧИК ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерений индукции, а также градиентов индукции неоднородных магнитных полей. Известен датчик градиента магнитного поля, содержащий две измерительные катушки, укрепленные на определенном расстоянии друг от друга ЬЗ. Недостатком этого датчика является сложность изготовления катушек достаточно малого диаметра, а также невысока разрешающая способность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик градиента магнитного поля, выполненный в виде двух установленных рядом, на неиз менном расстоянии, полупроводниковых чув ствительных, элементов Г2Д. Однако известный датчик обладает ера- внительно невысокой чувствительностью, низкой разрешающей способностью и точностью измерения. Невысокая чувствитель ность определяется собственно низкой маг ниточувствительностью таких элементов как магниторезисторы и датчик Холла. Низкая разрешающая способность связана со значительной величинойоснования градиентометров на основе магниторезисторов и датчиков Холла. Невысокая точность измерения градиента обусловлена собственным разбросом параметров отдельных магниточувствительных элементов, который всегда имеет место, поскольку трудно подобрать элементы с совершенно одинаковыми магнитными и температурными характеристиками. Цель изобретения - повышение точности.. Цель достигается тем, что в датчике градиента магнитного поля, содержащем два магниточув гвительных элемещ-а, магниточувствительные элементы выполнены в одной полупроводниковой пластине в виде плайарных двухколлекторных магнитов транзисторов с общей базой, с двумя базовыми электродами и общим эмиттером, при этом коллекторные переходы магнитотранзисторов расположены попарно симметрично относительно эмиттера, между эмиттером и соответствующим базовым электродом.

На чертеже схематично представлен датчик градиента магнитного поля, общий вид.

На поверхности полупроводниковой пластины 1, например. кремниевой и типа, по пленарной технологии изготовлзно пять .областей противоположного типа проводимостей 2,3,4,5,6 и два омических контакта 7 и 8, которые являются базовыми электродами.

Общая для двух полученных магнитотранзисторов область 4 является эмиттером.

Каждый магнитотранзистор имеет по два коллектора, соответственно области 2,3,4 и 5.

Внешней схемой питания (не показа нб) на электронно-дырочный переход-область 4, выполняющую функцию эмиттера, подается прямое смещение, а на электронно-дырочные переходы - области 2,3,4,5 и 6, выполняющие функцию коллекторов обратное смещение. Омические контакты 7 и 8 служат базовыми электродами, на них подаются одинаковые относительно области 4 эмиттера, ускоряющие 1 1жектированные носители.

Датчик градиента магнитного поля работает следующим образом.

В пространственно-однородном магнитном поле, направленным перпендикулярно к поверхности пластины 1, инжектированные областю 4 эмиттера носители движутся к омическим контактам 7 и 8 и создают в измерительных цепях областей 2,3, 4,5,6 ранные токи. При дифференциальном включении областей 3 и 5 и 2 и 6 эти

ТОКИ образуют нулевой сигнал. В неоднородном магнитном поле, имеющем пространственную неоднородность вдоль оси в измерительных цепях дифференциально включенных областей 3-5 и 2-6 образуется сигнал, пропорциональный значению градиента. Изменяя ориентацию пластины 1 по максимуму сигнала можно найти величину и направление грмдиента индукции магнитного поля.

Положительный эффект состоит в повыщенйи чувствительности, разрещающей способности и точности измерения градиентов магнитных полей.

Формула изобретения

Датчик градиента магнитного поля, содержащий два магниточувствительных элемента, отличающийся тем, что,с целью повыщения точности, магниточувствительные элементы выполнены в одной полупроводниковой пластине в виде планарных двухколлекторных магнитотранзисторов с общей базой, с двумя базовыми электродами и общим эмиттером, при этом коллекторные переходы магнитотранзисторов расположены пЗпарно симметрично относительно эмиттера, между эмиттером и соответствующим базовым электродом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Чучурина Е, Н. Приборы апя изме5 прения магнитных величин. М., Энергия ,

1969, с. 27.

° Энергия, 1972, с. 226-227.

ei(x)