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

( ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В ПРОВОДНИКЕ

1

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

Известно устройство для измерения электрического тока в проводнике, содержащее надеваемый на проводник магнитопровод с помещённым в его зазоре магниточувствительным элементом из двух полупроводниковых триодов, образующих плечи измерительного моста l .

Недостатки известного устройства связаны с малой чувствительностью определяемой выбранной схемной реализацией моста и низкой точностью обуславливаемой 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, два плеча которого образованы сформированными на общей полупроводниковой подложке МДП-транзисторами с

изолированными затворами, подключенными к источнику напряжения смещения, и с каналом связи, регистрирующий прибор, включенный в диагональ моста 2 .

Известное устройство также характеризуется недостаточным нижним уровнем диапазона контроля и сущестт венными погрешностями измерения. Как

10 и ранее, на технические показатели измерителя отрицательное влияние оказывают как собственное контролируемое построение, в частности несовершенная реализация моста, так

15 и посторонние факторы, из которых в первую очередь следует выделить воздействия внешних магнитных полей,

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности подоб20ного измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе электрического тока в проводнике, содержащем чувствительный к магнитному полю

25 контролируемого, тока измерительный мост, два плеча которого образованы сформированными на общей полупроводниковой подложке МДП-транзисторами с изолированными затворами,

30 подключенными к источнику напряжения смещения, и с каналом связи, регистрирующий прибор, включенный в диагональ моста, другие два плеча моста образованы дополнительными МДП-транзисторами, причем диагональ с регистрирующим прибором расположена вдоль проводника с контролируeMJM током, а каналы связи выполнены между каждой парой МДП-транзисторов размещенных по одну и ту же сторону от данной диагонали.

На чертеже схематично изображена конструкция предложенного измерител электрического тока в проводнике.

Проводник 1 с контролируемым током окружен изолирующим слоем 2 и пропущен через полупроводниковую подложку 3, на поверхности которой сформированы МДП-транзисторы, включающие в себя области истоков 4-7, стоков 8-11 и изолированных зат-. воров 12-15. МДП-транзисторы образуют измерительный мост, в котором между общими точками 16, 17 истоков 4, 5 и стоков 10, 11 подключен источник 18 питания, а между шинами 19, 20, соединяющими сток 8 с штоком 7. и сток 9 с истоком б установлен регистрирующий прибор 21. Источник 22 напряжения смещения включен между.общей точкой всех затворов 23 и шиной 24 нулевого потенциала, ,с которой соединены также источник 18 питания и подложка 3. Помимо четырех рабочих каналов, образованных истоками и стоками МДП-транзисторов, в устройстве предусмотрены каналы связи 25, 26 между парами МДП-транзисторов, размещенных по одну и ту же сторону от диагонали моста с регистрирующим прибором 21. На чертеже условно показано также круговое магнитное поле 27 контролируемого тока.

Устройство работает следующим образом.

С подачей напряжения смещения от источника 22 к затворам 12-15 в МДП-транзисторах образуются рабочие каналы, по которым протекает ток источника 18 в напряжениях, показанных на чертеже сплошными стрелками, без утечки через каналы связи 25, 26.

При пропускании через проводник 1 тока или импульса тока возникает магнитное поле 27, направленное вокруг проводника 1. Это поле, обусловливая токи через рабочие каналы МДП-транзисторов В направлениях, отмеченных на чертеже сплошными стрелками, вызывает также токи утечки через каналысвязи 25, 26 в направлениях, показанных пунктирными стрелками. Электроны из канала исток 4с -сток 8, уменьшая проводимость

исходного МДП-транзистора, переходят в канал исток Т-сток 11, увеличивая проводимость смежного МДП-транзистора, и одновременно создают

Q утечку через канал связи 25. Аналогично при переходе электронов из канала исток 5-сток 9 в канал исток 6 - сток 10 наводится утечка и в кансше 26 связи. В результате подобного изменения сопротивлений

5 рабочих кангшов измерительного моста в регистрирующем приборе 21 появляется сигнал повышенной чувствительности.

При воздействии на измерительный

0 мост внешнего магнитного поля рассогласования мостовой схемы, как нетрудно убедиться, не возникает. В связи с этим точность предложенного устройства оказывается высокой.

Формула изобретения

Измеритель электрического тока в проводнике, содержсиций чувствительный к магнитному полю контролируемого тока измерительный мост, два плеча которого образованы сформированными на общей полупроводниковой подложке МДП-транзисторами с

изолированными затворами, подключенными к источнику напряжения смещения, и с каналом связи, регистрирующий прибор, включенный в диагональ моста, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности, в нем другие два плеча моста образованы , дополнительными МДП- транзисторами, причем диагональ с регистрирующим

прибором расположена вдоль проводника с контролируемым током, а каналы связи выполнены между каждой парой МДП-транзисторов, размещенных по одну и ту же сторону от данной диагонали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 161413, кл. G 01 R19/00, 1963. 2. Патент США 3714523, кл. 317235, 1971 .