Магниторезистор Советский патент 1986 года по МПК H01L43/08 

Изобретение относится к области электронной техники, а именно к датчикам магнитного поля, и может быть использг зано при создании магчиторезисторрв (МР).

Известен магнитореэистор, содержащий резистивный элемент, выполненный в виде диска Корбино.

В такой структуре за счет конфигурации исключаетсяЭДС Холла, однако

Ч- - . достигаемое при атом увеличение

чувствительности к магнитному полю недостаточно, так как с изменением магнитного поля проводимость изменяется только за счет изменения дрейфовой скорости свободных носителей заряда (СНЗ).

Наиболее близким по технической сущности к устройству по изобретению является магниторезистор, содержащий пластину из примесного полупроводника с двумя омическими контактами, ширина которой превышает расстояние между омическими контактами. .

Однако такой магниторезистор обладает также недостаточной чувствительностью.

Целью изобретения является увеличение магниточувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в .известном магниторезисторе, содержащем пластину из примесного полупроводника с омическими контактами, ширина которой превышает расстояние между омическими контактами, расстояние между омическими контактами соизмеримо с одной из характерных длин свободных носителей заряда примесного полупроводника.

Расстояние между омическими контактами может быть соизмеримым с минимальной характерной длиной свободных носителей заряда примесного полупроводника.

На фиг. 1 и 2 даны варианты устройства по изобретению: пластина примесного полупроводника 1, омические контакты 2, 3.

Движение свободных носителей заряда в примесных полупроводниках можно характериз(ррать набором характерных длин (.Ь.) по импульсу, по энергии, по долинам и по спину, которые могут проходить свободные носители заряда в данном примесном полупроводнике без изменения своего характерного параметра (импульса, энер гии, индекса долины, спина) - радиуса г в плоскости, перпендикулярной вектору В магнитной индукции:

Vm

Р 131

Кроме того, такой рассеянный СНЗ будет дрейфовать в направлении внешнего электрического поля Е .

Каждый СНЗ имеет свой набор характеристических параметров (ХП), который определяет скорость V и эффективную массу m СНЗ. При рассеянии СНЗ хотя бы по одному из своих ХП изменяются V и/или m и, следовательно, радиус окружности г, по которой движется СНЗ в однородном магнитном поле 8, перпендикулярном к направлению V . В таком поле СНЗ с абсолютной

величиной заряда (о) под действием силы Лоренца движется по окружности постоянного радиуса.

Если расстояние L между омическими контактами выполнено сравнимым с одной из характерных длин L . свободных носителей заряда в примесном полупроводнике, то в таком магниторезисторе при В 0 электроны проходят расстояние L без рассеяния, магниторезистор имеет минимальное сопротивление. Изменение магнитного поля изменяет концентрацию электронов проводимости и, следовательно, сопротивления.

При малых В только электроны

с малыми V m возвращаются в контакт 2,; остальные электроны рассеиваются и дрейфуют к контакту 3 - сопротивление МР увеличивается. При дальнейшем увеличении В все большая часть электронов возвращается в контакт 2 и все меньшая часть дрейфует к контакту 3, причем дрейфовая скорость уменьшается. Это приводит к дальнейшему увеличению сопротивления МР и т.д. Так как увеличение сопротивления R (в) связано с уменьшением концентрации и одновременно с уменьшением дрейфовой скорости электронов

то оно будет больше, чем в случае, когда сопротивление определяется только подвижностью свободных носителей заряда, как это имеет место в известных устройствах. Это увеличивает рсзистивное отношение В/ В R(B)/R/0/, где - сопротивление МР при В и, следовательно, чувствительность магниторезистора.

На увеличение резистивного отношения влияет также уменьшение величины R/0/, так как при 8 0 электроны проходят расстояние L без рассеивания

Наибольшая чувствительность магниторезистора к магнитному полю достигается при вьтолнении расстояния L меяаду омическими контактами сравнимым с длиной свободного пробега СНЗ по импульсу, т.е. с наименьшей из характерных длин СНЗ примесного полупроводника. В этом случае СНЗ двигаясь в магнитном поле от контакта 2 к контакту 3, не будут рассеивать ни один из своих характерных параметров, т.е. число балластных СНЗ, дрейфующих от контакта к контакту, будет сведено до минимума. Практически все СНЗ будут управляться магнитным полем и чувствительность достигает наибольшего

данного примесного позначения для лупроводника

Магниторезистор по изобретению может быть эффективно использован при исследовании топографии магнитных полей в малых объемах для бесконтактного измерения токов в дефектоскопии, технике сверхпроводящих машин, для относительной ориентации предметов в пространстве. Наиболее эффективным будет его использование в вычислительной технике для считывания информации с запоминающих устройств на магнитных доменах. Благодаря высокой чувствительности замена им известных датчиков магнитного поля позволит упростить вторичную измерительную аппаратуру, повысить надежность устройств., сократить расход энергии на- измерение магнитного поля.

1. МАГНИТОРЕЗИСТОР, содержащий пластину из примесного полупроводника с омическими контактами, ширина которой превышает расстояние между омическими контактами, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, расстояние между омическими контактами соизмеримо с одной из характерных длин свободных носителей заряда примесного полупроводника. 2. Магниторезистор по п. 1, о тличающийся тем, что расстояние между омическими контактами соизмеримо с минимальной характерной длиной свободных носителей заря(Л да примесного полупроводника.

Фиг 2