Измеритель электрического тока в проводнике Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при измерениях тока в условиях воздействия внешних магнитных полей, например в проволочных детекторах элементарных частиц.

Известно устройство для измерения электрического тока в проводнике, выполненное на основе измерительного моста, в котором два из четырех плеч образованы МДП-транзисторами l .

К недостаткам данного устройства следует отнести малую чувствительность, определяемую упрощенной схемной реализации моста, и низкую точность, обусловленную подверженностью к воздействиям внешних магнитных полей .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель электрического тока в проводнике, содержащий чувствительный к магнитному полю контролируемого тока измерительный мост, плечи которого образованы сформированными на общей полупроводниковой подложке резисторами исток-сток с объемными каналами связи вдоль высоты

подложки, регистрирующий прибор, включенный в соответствующую диагональ моста 2 .

Недостаток известного устройства связан с неприемлемой в ряде случаев практического применения чувствительностью, которая объясняется несовершенством принятой мостовой. схемы и неоптимальной конструкцией

10 моста, основанной на поверхностных каналах.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерительного уст- ройства.

15

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель электрического тока в проводнике, содержащий чувствительный к магнитному полю контролируемого тока измерительный мост,

20 плечи которого образованы сформированными на общей полупроводниковой подложке резисторами исток-сток с объемными каналами связи вдоль высоты подложки, регистрирующий

25 прибор, включенный в соответствующую диагональ моста, введен дополнительный измерительный мост, аналогичный первому, причем полупроводниковая подложка выполнена в виде полого

30 цилиндра, разделенного на восемь

кольцевых сегментов с истоками и стоками на внутренних и внешних поверхностях, оба измерительных моста размещены по отношению к проводнику с контролируемым током в-двух квалрупольных плоскостях, а диагонали мостов соединены параллельно.

,На фиг. 1-3 изображена общая конструкция предложенного измерителя электрического тока в проводнике и показаны его наиболее характерные сечения, на фиг. 4 - электрическая схема замещения устройства.

Проводник с контролируемым током Пропускается через -полупроводниковую подложку 1 (например, р-типа проводимости) ,выполненную в виде полого цилиндра, разделенного на кольцевые сегменты (п-типа проводи-мости) , На внутренних и внешних поверхностях сегментов установлены электроды истоков 2-9 и стоков 10-17, между которыми образованы рабочие радиальные каналы-резисторы исток-сток 18-25. Между соответствующими резисторами, размещенными вдоль высоты пйдложки 1, образованы четыре объемных канала связи, из которых на фиг. 1 отмечены только два - 26 и 27. Один из измерительных мостов реализован на резисторах 18 - 21, а ддругой - на резисторах 22-25. К одним параллельно соединенным диагоналям мостов через ограничительный резистор 28 подключен источник 29 питания, связанный с шиной 30 нулевого потенциала. К другим также параллельно соединенным диагоналям мостов подключен регистрирующий прибор 31. В квадрупольных плоскостях 32 и 33 расположены: измерительные мосты.

Устройство работает следующим образом.

С подачей питания от источника 29, но при отсутствии контролируемого тока через рабочие каналы протекают токи, отмеченные на фиг. 1 сплошными стрелками. Оба измерительных моста находятся в равновесии и выходной канал в регистрирующем приборе 31 располагается на нулевом уровне.

При появлении контролируемого тока на измеритель воздействует круг говое магнитное поле, которое отклоняет носители из одних плеч мостов в другие через каналы связи в направлениях, отмеченных на фиг. 2 пун-ктирными стрелками, в результате сопротивления резисторов одних плеч , уменьшаются, а других увеличиваются. При этом ко входу регистрирующего прибора 31 подводится суммарный сигнал рассогласования обоих мостов, в результате чувствительность устройства оказывается весьма высокой.

При воздействии на предлагаемый измеритель внешнего магнитного поля рассогласование мостов не возникает.

В предложенном устройстве имеет место оптимальное использование по5 лупроводникового кристалла. Измеритель сохраняет работоспособность как на постоянном, так и на переменном токе .

Формула изобретения.

Измеритель электрического тока в проводнике, содержащий чувствительный к магнитному полю контролируемого тока измерительный мост, плечи которого образованы сформированными. на общей полупроводниковой подложке резисторами исток-сток с объемными каналами связи вдоль высоты

подложки, регистрирующий прибор.

включенный в соответствующую диагональ моста, отлич ающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен дополнительный измерительный мост, аналогичный первому, причем полупроводниковая подложка выполнена в виде полоГо цилиндра,, разделенного на восемь кольцевых сегментов с истоками и

стоками на внутренних и внешних

поверхностях, оба измерительных моста размещены по отношению к проводнику с контролируемым током в двух Квадрупольных плоскостях, а диагонали мостов соединены параллельно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3714523, кл. 317-235, 19.71.

2, Авторское свидетельство СССР по заявке 2892043/18-21, кл. G 01 R 19/00, 04.03.80.

A-A

22

.2