Устройство для индукции магнитного поля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

I

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям индукции магнитных полей, и может быть использовано в схемах автоматики, управления и контроля.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения индукции магнитного поля, в котором чувствительный элемент выполнен в виде униполярного полевого транзистора, напряжение на нагрузочном резисторе которого изменяется в соответствии с величиной индукции измеряемого магнитного поля t

Однако в отсутствии магнитного поля на нагрузочном резисторе имеется некоторое начальное напряжение. Поэтому для выполнения соответствия нулевое значение магнитного поля нулевое значение напряжения, подаваемого на индикатор, необходима схема, компенсирующая начальное напряжение на нагрузочном резисторе. Кроме то2

го, униполярный полевой транзистор имеет т венную температурную зависимость - характеристик, Повышение температурной стабильности влечет за собой усложнение схемы и конструкции. Все это усложняет схему устройства, увеличивает потребляемую мощность,.еес, габариты и стоимость конструкции и понижает ее надежность.

Цель изобретения - повышение чув10ствительности.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения индукции магнитного гтоля, содержащем чувствительный элемент с нагрузочными

15 коллекторными резисторами, чувствительный элемент выполнен в виде балансного биполярного магнитотранзис тора, представляющего собой пластину из полупроводникового материала

20 с эмиттером неосновных носителей тока на одном конце, базовым контактом на противоположном конце и расположенными между ними двумя электрически симметричными коллекторами неосновных носителей тока. На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства для измерения индукции магнитного поля. Устройство содержит биполярный балансный магнитотранзистор 1, находящийся в магнитном поле с индукцией В, имеющий пластину 2 из полупроводникового материала, эмиттер 3 базовый контакт 4, два электрически симметричных коллектора 5 и 6, нагрузочные коллекторные транзисторы 7 и 8, разность падений напряжения которых поступает на индикатор 9 (или соответствующее устройство)и источники 10 и 11 питания эмиттерной и коллекторной цепей. Устройство работает следующим об разом. В отсутствии магнитного поля () токи коллекторов 5 и 6 при равных нагрузочных коллекторных резист рах 7 и 8 одинаковы, следовательно, разность их равна О, и на индикаторе 9 напряжение равно 0. При воздей вии на магнитотранзистор магнитного поля В, направленного перпендикуляр но плоскости, в которой расположены коллекторы 5 и 6, эмиттер 3 и базовы контакт k, неосновные носители тока в пластине 2 магнитотранзистора, ин жектированные эмиттером 3, отклоня ются под действием сил Лоренца и под действием электрического поля Холла к одному из коллекторов (в слу чае материала пластины п-типа и при направлении магнитного поля, изображенного на чертеже ,- к коллектору 5 а в случае материала пластины р-типа - к коллектору 6). В результате этого у коллектора к которому отклоняются неосновные носители тока, их концентрация возрастает, а у противоположного коллек тора - уменьшается, что приводит к увеличению тока соответствующего коллектора и уменьшению тока противоположного коллектора. При этом чем больше величина индукции магнитного поля В, тем сильнее отклоняются неосновные носители, тем, соответственно, больше разность коллекторных токов и, следовательно, Сольше разность напряжений на нагрузочных коллекторных резисторах 7 и 8, регистрируемых индикатором 9. Использование балансного биполяр ного магнитотранзистора в предлагаеMOM устройстве имеет то преимущество, что отклонение неосновных носителей тока происходит не только за счет сил Лоренца, но и за счет электрического поля Холла, чувствительность таких магнитотранзисторов к магнитному полю выше,чем чувствительность униполярных полевых транзисторов. Кроме того, использование балансного (биполярногоj магнитотранзистора эквивалентно повышению чувствительности еще примерно вдвое. Размеры магнитотранзистора 1 малы, поэтому весь объем пластины 2 практически однородный (обладает , . близкими значениями электрофизических параметров). Коллекторы 5 и 6 практически одинаковы в злектрическом отношении, так как находятся в максимально близких условиях во время всего технологического процесса изготовления магнитотранзистора, поэтому их характеристики очень близки и имеют практически равное изменение во времени и от температуры. В результате этого временная и температурная стабильность балансного магнитотранзистора очень высока и значительно лучше, чем у униполярного полевого транзистора. Пространственная разрешающая способность и острота направленности, как и в случае использования униполярного полевого транзистора, у баланс-, ного магнитотранзистора определяется размерами активной части (практически размерами пластины, чувствительностью, к магнитному полю и шумами. Формула изобретения Устройство для измерения индукции магнитного поля, содержащее чувствительный элемент с нагрузочными коллекторными резисторами, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, чувствительный элемент выполнен в виде балансного биполярного магнитотранзистора, представляющего собой пластину из полупроводникового материала с эмиттером неосновных носителей тока на одном конце, базовым контактом на противоположном конце и расположенными между ними двумя электрически симметричными коллекторами неосновных носителей тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Г 298905, кл. G 01 R 33/02, 1969