Преобразователь холла Советский патент 1981 года по МПК G01R33/07 

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к магни ным измерениям. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пре образователь, который с целью повыше ния температурной стабильности выпол нен на подложке из материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления, соединенной с источником переменного напряжения. Улу шение температурной стабильности зде происходит за счет того, что при уве личений или уменьшении температуры окружающей среды увеличивается или уменьшается сопротивление подложки (позистора). Это приводит к соответствующему изменению тока через подложку, в результате чего ее температура поддерживается стабильной l. Недостаток таких преобразователей заключается в узости рабочего диапазона температур окружающей среды, внутри которого поддерживается стабильность преобразователя. Вызвано это тем, что при такой термостабилизации температура термостабилизирующей подложки должна быть выше температуры окружающей среды. Только в этом случае, изменяя ток через подложку, можно поддерживать ее температуру стабильной. В предельном случае, когда ток через подложку равен нулю, ее температура равна температуре окружающей среды. Работа преобразователя при повышении температуры окружающей среды приводит к уменьшению допустимого тока через него и, следовательно, к понижению чувствительности, а также характеризуется большей нестабильностью, по сравнению с работой при пониженной температуре. Цель изобретения - повышение точ ности в широком диапазоне температур, окружающей среды. Эта цель достигается тем, что в преобразователь Холла, содержащий

полупроводниковую пластину с токовыми и холловскими электродами введен источник постоянного напряжения и подключенный к нему термоохладитель из двух ветвей, одна из которых выполнена в виде подложки из термоэлектрического материала п типа, другая - р типа, между которыми размещена полупроводниковая пластина.

На чертеже изображена,блок-схема устройства, содержащего описываемый преобразователь.

Преобразователь I Холла имеет обычно толщину 1 - 5 мкм и поэтому может быть напылен на подложку 2. Токовые электроды 3 преобразователя 1 Холла соединяются с источником h переменного напряжения. Электроды 5 Холла соединяются с измерительным прибором 6. Преобразователь 1 Холла располагается в зоне поглощения тепла термоохладителя, который состоит из двух ветвей, одна из которых образована подложкой 2 из термоэлектрического материала л или р типа, другая ветвь 7 из термоэлектрического материала р или п типа. Ветвь 7 присоединяется к свободной стороне преобразователя 1 Холла. Обе ветви Teptэлектрического охладителя присоёбдиняются к источнику 8 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При протекании тока через подложку 2 и ветвь 7 термоэлемента на их сторонах, обращенных к преобразователю 1 Холла, происходит потребление энергии, обусловленное эффектом Пельтье. Поскольку сопротивление преобразователя 1 в направлении протекания тока через ветви термоохладителя мало и составляет примерно 1-10 См, что соизмеримо с сопротивлением коммутации традиционного охладителя, ветви которого соединяются перемычкой, то поглощаемая теп.лота Пельтье превышает всю теплоту, выделяемую в преобразователе 1, в результате чего, его температура понижена и стабилизирована в желаемой

мере в зависимости от тока через, термоохладитель.

Так как преобразователь 1 заключен между охлаждающими ветвями термоохладителя, он в значительной мере изолирован от окружающего пространства, в результате чего тепловая нагрузка на него извне сведена к минимуму. В целом вся конструкция может быть выполнена весьма компактной, например, путем заливки эпоксидным компаундом с оставлением свободны. ми торцов термоветвей.

Поскольку токовые электроды преобразователя подключены к источнику переменного тока, то полезная переменная ЗДС.холловских электродов легко отделяется от возможной постоянной во времени помехи из-за проникновения тока питания охладителя в цепи преобразователя.

В описанном устройстве можно поддерживать температуру преобразователя значительно ниже температуры окружающей среды, например ниже , что позволяет

повысить чувствительность преобразователя при обеспечении его стабильности.

Формула изобретения

Преобразователь Холла, содержащий полупроводниковую пластину с токовыми и холловскими электродами, о т личающийся тем, что с целью повышения точности в широком диапазоне температур окружающей среды, в него введен источник постоянного напряжения и подключенный к нему термоохладитель из двух BejseA, одна из которых выполнена s виде подложки из термоэлектрического материала п типа, другая -.- р типа, между которыми размещена полупроводниковая пластина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 308392, кл. G 01 R 33/06, 1970.