Датчик магнитного поля Советский патент 1982 года по МПК G01R33/00 

I

Изобретение относится k технике магнитных измерений, в частности, к полупроводниковым магниточувствительным устройствам, и может быть использовано для определения параметров магнитного поля.

Известен датчик магнитного поля, содержащий полупроводниковую пластину с омическими контактами, расположенными на ее противоположных .сторонах 1 3.

Недостатком этого датчика является малая чувствительность вследствие небольшого начального сопротивления пластины, обусловленного ее конфигурацией.

Известен другой датчик магнитного поля, содержащий полупроводниковую пластину с двумя омическими контактами, расположенными на ее противоположных боковых гранях 2.

Полезный сигнал снимается с .помощью холловских электродов, размещенных на двух других гранях пластины.

Недостатками известного датчика являются невысокая чувствительность и низкий уровень выходного сигнала при больших рабочих токах.

Цель изобретения - повышение чувствительности .

Поставленная цель достигается тем, что в датчик магнитного поля, содержащий полупроводниковую пластину с двумя омическими контактами, размещенными на ее противоположных боковых гранях, дополнительно введена вторая полупроводниковая пластина из материала противоположного типа проводимости с двумя омическими контактами, размещенными на ее противоположных боковых гранях, и расположенная на поверхности первой пластины, при этом омические контакты первой и второй пластин симметричны относительно плоскости раздела пластин,выполненнои в виде р-п перехода, а пластины соединены последовательно.

На чертеже изображена блок-схема устройства с датчиком магнитного поля.

Датчик 1 магнитного поля содержит полупроводниковую пластину 2, на поверхности которой размещена вторая полупроводниковая пластина 3 противоположного типа проводимости. На боковых гранях пластины 2 размещены омические контакты и 5- На боковых гранях второй пластины 3 размещены омические контакты 6 и 7, расположенные симметрично омическим контактам и 5 относительно плоскости раздела 8. выполненной в виде р-п перехода. Пластины 2 и 3 соединены последовательно.

Для обеспечения рабочего режима к пластинам 2 и 3 подключен источник 9 тока и индикатор 10.

Датчик магнитного поля работает следующим образом.

При пропускании тока от источника 9 через омические контакты -7 в запорном направлении, на плоскости 8 и на пластинах 2 и 3 параллельных р-п переходу создается падение напряжения. Таким образом, в полупроводниковом элементе в направлении, параллельном плоскости В запертого р-п перехода, носители заряда приобретают значительную скорость.

При помещении датчика магнитного поля 1 в магнитное поле, вектор индукции которого параллелен плоскости 8 и перпендикулярен направлению тока, возникает сила Лоренца, действующая на движущиеся заряды.

Таким образом, в направлении силы Лоренца (перпендикулярной плоскости 8) при закорачивании омических контактов 5 и 7 или 5 и 6 возникает соответственно противонаправленное или однонаправленное движение электронов и дырок. Следовательно, с изменением величины индукции магнитного поля, меняются потоки зарядов через запорный слой, обуславливающие изменение сопротивления датчика 1 и напряжения на нем, регистрируемого индикатором 10.

Благодаря тому, что большую дрейфовую скорость носители заряда приобретают по обе стороны запертого слоя, чувствительность предлагаемого датчика к магнитному полю более чем на порядок превышает чувствительность иавестных датчиков. Датчик магнитного поля можно реализовать с использованием полупроводникового элемента, запорный слой которого образован гетеропереходом, варизенной структурой

и т.д.

Полупроводниковый элемент устройства может быть выполнен с использованием широкого класса полупроводниковых материалов., причем он легко реализуется по планарной технологии.

Формула изобретения

Датчик магнитного Ноля, содержащий полупроводниковую пластину с двумя омическими контактами, размещенными на ее противоположных боковых гранях, отличающийся .тем,

0 что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введена вторая полупроводниковая пластина из материала противоположного типа проводимости с двумя омическими контактами, размещенными на ее противопо(Ложных боковых гранях, и расположенная на поверхности первой пластины, при этом омические контакты первой и, второй пластин симметричны относительно плоскости раздела пластин, выполненной в виде р-п перехода, а пластины соединены последовательно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Викулин И.М.)Стафеев В.И. Полупроводниковые датчики. М., Советское радио, 1975, с. 7k.

2. Кобус А.,Тушинский Я. Датчики Холла и магниторезисторы. М., Энергия, 1971. с. 32.