Устройство для измерения индукции магнитного поля

 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения величины индукции магнитного поля. Цель изобретения - повышение точности измерения индукции магнитного поля - достигается путем компенсации температурной погрешности магниторезисторов. Устройство содержит полевой магниторезистор 1 со структурой МДПДМ с токовыми электродами 2 и 3, и с полевыми электродами 4 и 5, переключатель 6, источник 7 двухполярного постоянного тока, резистор 8, генератор 9 высокочастотных сигналов, низкочастотный фильтр 10, преобразователь 11 напряжение - код, сумматор 12, цифровой региструющий блок 13, управляющий импульсный генератор 14, блок 15 управления, блок 16 сравнения и блок 17 высокочастотного опорного напряжения. Устройство позволяет уменьшить температурный коэффициент магниточувствительности по сравнению с прототипом, что повышает класс точности магниточувствительных приборов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 01 R 33/06

ПРФ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

H A ВТОРСМОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4413812/24-21 (22) 19.04.88 (46) 23.04,90. Бюл. Р 15 (71) Институт физики полупроводников

АН ЛитССР (72) В,Ю.Манюшите, P.Н.Ефимова, В.Г.Рудайтис, А.П.Сашук и В.И.П!илальникас (53) 621.317.44 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 8665!7, кл. С 01 Р 33/06. (54) УСТРОЙСТВО ЛПЯ И31 ЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения величины индукции магнитного поля. Цель изобретения — повышение точности измерения индукции магнитного поля — достигается путем компенсации температурной

„.SU 1559322 A 1

2 погрешности магниторезисторов. Устройство содержит полевой магниторезистор 1 со структурой МДПДМ с токовыми электродами 2 и 3 и с полевь ми электродами 4 и 5, переключатель

6, источник 7 двухполярного постоянного тока, резистор 8, генератор 9 высокочастотных сигналов, низкочастотный фильтр 10 преобразователь 11 напряжение — код, сумматор 12, цифровой регистрирующий блок 13, управляю-. щий импульсный генератор 14, блок

15 управления, блок 16 сравнения и блок 17 высокочастотного опорного напряжения. Устройство позволяет уменьшить температурный коэффициент магниточувствительности.по сравнению с прототипом, что повьппает класс точности магниточувствительных приборов.

2 ил, 1559322

Изобретение относится к магитным измерениям и может быть использовано для из мерения величины индукции магнитного поля.

Цель изобретения — повышение точности измерения индукции магнитного поля за счет компенсации температурной погрешности магнитотранзистора, На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 †зависи" мости вольтовой магниточувствительности магнитотранзистора от температуры в предлагаемом устройстве (кр.1) и известном (кр,2).

Устройство для измерения индукции магнитного поля состоит из полевого магнитотранзистора 1 со структурой

МДПДИ, с токовыми электродами 2 и 3 и полевымй электродами 4 и 5. Токовый электрод 2 соединен с выходом переключателя 6, входы которого соединены с выходами источника 7 двухполярного постоянного тока, Точка соединения токового электрода 2 и 25 выход переключателя 6 соединены через резистор 8 с выходом генератора 9 высокочастотного сигнала, а также . через низкочастотный фильтр 10, преобразователь 11 напряжение — код и 30 последовательный сумматор 12 соединены с входомцнфрового регистрирующего блока 13. Токовый электрод 3 подсоединен к общей шине. Полевые электроды 4 и 5 соединены с выходами управляющего импульсного генератора

14. Входы управления переключателя

6, преобразователя 11, сумматора 12, регистрирующего блока 13 и импульсного генератора 15 соединены с выхо- 0 дами блока 15 управления, Входы блока 16 сравнения подключены к токовому электроду 2 и к блоку 17 высокочастотного опорного напряжения, а .его выход — к второму входу управляю- g5 щего генератора 14.

Устройство работает в два такта следующим образом.

На магнитотранзистор 1 от источника 7 тока и генератора 9 подается постоянное U и высокочастотное

U< cosh)t переменное напряжения, при этом U ъ U . Частота высокочастотного сигнала намного больше критической частоты магнитотранзистора, определяемой выражением

D DEB.

" Р,1 2 d k Т a где D — - коэффициент биполярной диффузии;

d — - толщина магнитотранзистора;

Š— напряженность электрического поля;

 — индукция измеряемого магнитного поля; .k — константа Больцмана;

Т вЂ” температура; а — коэффициент, зависящий от подвижностей электронов и дырок.

В исходном состоянии переключателя

6 электрод 2 магнитотранзистора 1 соединен с выходом "+" источника 7 постоянного тока, и протекающий через магнитотранзистор ток равен I< .

Во время первого такта работы испульсом, поступающим с блока 15 управления, запускается управляющий импульсный генератор 14, на выходах которого формируются импульсы напряжения одинаковой амплитуды и противоположной полярности. При этом в результате полевого магниторекомбинационного эффекта и эффекта поля на .выходе магнитотранзистора 1 (на токовом электроде 2) появляется им-. пульс, амплитуда которого выражается формулой

И„К,т, В(8,, — S„) + КДЦ +

+ КзТ. cosgt, ()) где К, К, K> — постоянные коэффициенты, зависящие от параметров полупроводникового матеРиала и емкости магнитотранзистора;

S, S — скорости поверхностной рекомбинации на противоположных гранях магнитотранзистора под полевыми электродами, являющиеся функциями напряженности электрического поля, Первый член в выражении (1).обусловлен полевым ГИР эффектом, а второй появляется в результате неполной взаимной компенсации сигналов эффектов поля.. Третья составляющая обусловлена высокочастотным сигналом, который от магнитного поля не зависит и после низкочастотного фильтра 10 на блок 11 не поступает, Импульсом, поступающим с блока 15 управления после насыщения выходного

5 15593 импульса магнитотранзистора 1, запускается преобразователь 11, осуществляющий преобразование напряжения

Us = К I В + Е Т Г< в код, про1 1 3 5 порциональный величине N -U, которая записывается в регистры сумматора 12. После записи импульсами, протекающими с блока 15 управления, осуществляется сброс и подготовка преобразователя 11, а переключатель 6 переводится в состояние, при котором выход "-" источника 7 постоянного тока соединен с электродом 2 магнитотранзистора 1. В следующем (втором) такте устройство работает так же, как и в предыдушем (первом) такте.

Величина и направление тока 1 источником 8 тока устанавливается из условия I = -I, При этом согласно 20 выражению (1) во втором такте на сумматор записывается код 11, причем

11 0 =. К, Тг  — К ХгП< э (2) где U - амплитуда выходного имв, пульса магнитотранзистора 1 во вто- 25 ром такте работы.

Согласно выражениям (1) и (2), в конце второго такта на выходе сумматора 13 появляется код, пропорциональный величине измеряемой индукции 30

И = 11, + И . 2К,I(В) (3) которая регистрируется цифровым регистрирующим блоком 13, В случае изменения температуры

Г окружающей среды изменяется как вольтовая магниточувствительность 1ф магнитотранзистора, так и падающее на нем напряжение высокочастотного сигнала, поступающего через резистор

8 из генератора 9. Высокочастотное 40 напряжение, определяющее.сопротивление магнитотранзистора 1, сравнивается в блоке 16 сравнения с высокочастотным опорным напряжением блока 17.

При положительной или отрицательной 45 разности этих напряжений (в зависимости от увеличения или уменьшения температуры окружающей среды) соответственно увеличивается или уменьшается напряжение импульсов, поступаю- 50 щих на полевые электроды магнитотранзистора I которое увеличивает или уменьшает разность скоростей поверхностной рекомбинации (S< — 8, ) на противоположных гранях и тем са" мым автоматически регулирует магниточувствительность магнитотранзистора 1. В результате с изменением температуры окружающей среды, маг22 ниточувствительност ь практически сохраняется неизменной, Измерение магнитного поля было проведено установкой, блоксхема которой представлена на фиг.1 Установка собрана из стандартных устройств.

Иагнитотранзистор, изготовленный из германия с удельным сопротивлением » = 40 Ом.см, помещают в магнитное поле B =- 0,17 Тл и регулируемый термостат, в котором температура изменяется от 20 до 70 „ Ha фиг.2 представлена зависимость вольтовой магнитонувствительности магниторранзистора от температуры (кр.1). С изменением температуры от 20 до 70 С темо пературный коэффициент магниточувствительности (ТКЧ) незначителен и равен 0,1% К (ТКЧ измерялся компенсационным,методом), Для сравнения на фиг.2 представлена температурная зависимость магниточувствительности известного устройства, ТКЧ которого

0,5-1% К (кр.2). Из сравнения представленных на фиг.2 кривых видно, что ТКЧ предлагаемогоустройства мень-, ше в 5-10 раз ТКЧ известного.

Таким образом, предлагаемое устройство дает воэможность уменьшить температурный коэффициент магниточувствительности, что увеличивает класс точности магниточувствительных приборов, Формула изобретения

Устройство для измерения индукции магнитного поля, содержащее последовательно соединенные двухполярный источник постоянного тока, переключатель и токовые электроды полевого магнитотранзистора, имеющего структуру металл — диэлектрик - полупроводник — диэлектрик — металл, последовательно соединены преобразователь напряжение — Kop, последовательный сумматор и цифровой регистрирующий блок, а также последовательно соединенные блок управления и импульсный генератор, выходы которого подключены к полевым электродам магнитотранзистора, управляющий вход переключателя. подключен к вторым выходам блока управления, третий выход которого подключен к опорному входу преобразователя напряже" ние — код, управляющий вход после" довательного сумматора подключен к четвертому выходу блока управления, 7 )559322 8

С ос тав и тель С. Кли то т ехнис

Корректор A.Îáðó÷àð

Заказ 837 Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Гос "дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производ< твенно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 пятый выход которого подключен к управляющему входу цифрового регистрирующего блока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения

5 точности за счет компенсации температурной погрешности магнитотранзистора, введены последовательно соединенные .генератор высокочастотного сигнала, резистор и блок сравнения, Редактор Н.Лазаренко Техред А. Кравчук а также низкочастотный фильтр и блок высокочастотного опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу импульсного генератора, вход низкочастотного фильтра одновременно

I подключен к первому входу блока сравнения и выходу переключателя, а выход фильтра - к сигнальному входу преобразователя напряжение — код.