Устройство для измерения постоянного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного тока в магнитных полях. Целью изобретения является повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник 1 постоянного магнитного поля , полупроводниковый стержневой элемент 2 с двумя торцовыми омическими контактами 3, 4, источник 5 постоянного тока, блок 6 регистрации , дополнительно введены три дополнительных контакта 7, 8, 9. Дополнительные контакты 8, 9 выполнены омическими, дополнительный контакт 7 выполнен инжектирующим . Контакты 7 и 8 расположены на одном сечении друг над другом на противоположных боковых гранях и подключены к клеммам 10. 11 для подключения исследуемого объекта . Контакт 9 соединен с блоком 6 регистрации , а источник 5 постоянного тока подключен к одному из торцовых контактов 4 через магниторезистор 12 и терморезистор 13. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4622760/21 (22) 19.12.88 (46) 15.05.91. бюл. М 18 (71) Омский политехнический институт (72) А. И. Чередов (53) 62,317.4(088.8) (56) Вайс Г, Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение. M.: Энергия, 1974.

Владимиров В, В. и др. Плазма полупроводников,М.: Атомиздат, 1974, с. 96, рис. 18а. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного тока в магнитных полях. Целью изобретения является повышение точности измерений. Указанная цель до„„ Ц „„1649461 А1 стигается тем, что в устройство, содержащее источник 1 постоянного магнитного поля, полупроводниковый стержневой элемент

2 с двумя торцовыми омическими контактами

3, 4, источник 5 постоянного тока. блок 6 регистрации, дополнительно введены три дополнительных контакта 7, 8, 9. Дополнительные контакты 8, 9 выполнены омическими, дополнительный контакт 7 выполнен инжектирующим. Контакты 7 и 8 расположены на одном сечении друг над другом на противоположных боковых гранях и подключены к клеммам

10, 11 для подключения исследуемого объекта. Контакт 9 соединен с блоком 6 регистрации, а источник 5 постоянного тока подключен к одному из торцовых контактов 4 через магниторезистор 12 и терморезистор

13. 1 э.п. ф-лы, 1 ил.

1649461

25

Фа

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянного тока в магнитных полях.

Целью изобретения является повышение точности измерения, На чертеже дано предлагаемое устройство, Устройство для измерения постоянного тока содержит источник 1 постоянного магнитного поля, рзмещенный в нем полупроводниковый элемент 2, выполненный стержневым с двумя торцовыми омическими контактами 3, 4, источник 5 постоянного тока, блок 6 регистрации, полупроводниковый элемент 2 снабжен тремя дополнительными контактами 7, 8, 9, два из которых расположены на одном сечении друг над другом на противоположных боковых гранях и подключены к клеммам 10, 11 для подключения исследуемого объекта, причем один дополнительный контакт выполнен инжектирующим, а второй и третий дополнительные контакты 8, 9 выполнены омическими. Третий дополнительный контакт 9 соединен с блоком 6 регистрации, а источник 5 постоянного тока подключен к одному из торцовых контактов 4 через магниторезистор 12 и терморезистор 13.

Устройство работает следующим образом.

При помещении полупроводникового элемента 2 (из несобственного германия), выполненного в виде стержня квадратного сечения. B магнитное поле источника 1 постоянного магнитного поля таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля были параллельны продольной оси.элемента 2 и подключены к торцовым контактам 3, 4 источника 5 постоянного тока в полупроводниковом элементе 2 возникают колебания протекающего по нему тока. Частота колебаний тока в элементе 2 из несобственного германия определяется выра ением о1 гдеps = — амбиполярная

j

Подвижн ОСть,,и рр — подвижность электронов и дырок; по, ро- концентрация электронов и дырок;

2а — поперечный размер полупроводникового элемента 2;

Е-Ч ) 1. — напряженность электрического поля;

L — длина элемента 2;

Ч -напряжение, приложенное к торцовым контактам 3, 4 элемента 2.

Из выражения (1) следует, что частота колебаний тока зависит от концентрации электронов по и дырок Р0 в элементе 2. С увеличением концентрации частота уменьшается. При протекании измеряемого тока! по элементу 2 таким образом, что дополнительный инжектирующий контакт 7 образует смещенный в прямом направлении р-п-переход, в объем элемента 2 инжектируются неосновные носители. В результате этого в элементе 2 возникает избыточная, над равновесной, концентрация дырок Лр, Одновременно с избыточными дырками в полупроводниковом элементе 2 возникают и избыточные электроны Л и, причем Л р=

= Лп. Суммарная концентрация электронов в том случае будет п=по+ Л и, а дырок р= ро+

+ Лр. Концентрация избыточных носителей в элементе 2 зависит от величины измеряемого тока I, протекающего через инжектирующий контакт7,иувеличивается с возрастанием тока, т,е. Ли, р = F(l). Таким образом, изменение величины измеряемого тока вызывает изменение концентрации электронов и дырок в элементе 2, в результате чего частота колебаний тока, возникающих в элементе 2, изменяется. Напряжение на торцовых контактах 3, 4 и продольный ток, протекающий по элементу

2, создаются с помощью источника 5 постоянного тока.

Одновременно с колебаниями продольного тока в элементе 2 возникают колебания поперечного напряжения, частота которых равна частоте колебаний продольного тока, Колебания поперечного напряжения снимаются с помощью дополнительного омического контакта 9. Частота колебаний напряжения измеряется блоком 6 регистрации, вход которого соединен с контактом 9.

Частота колебаний тока и напряжения в элементе 2 зависит от температуры. При уменьшении температуры частота увеличивается. Это обусловлено увеличением подвижности носителей,и, и рр при понижении температуры элемента 2. Из (1) видно, что частота увеличивается при увеличении напряжения, приложенного к торцовым контактам 3.

4. При подключении источника 5 постоянного тока к торцовым контактам 3, 4 через терморезистор 13 напряжение на элементе 2 будет зависеть от величины сопротивления терморезистора 13. Терморезистор 13 выполнен таким образом, что его сопротивление увеличивается при понижении температуры. В результате этого при понижении температуры уменьшается величина напряжения, приложенного к торцовым контактам 3, 4, что приводит к уменьшению частоты. Таким образом изменением частоты, вызванным изменени1649461

Составитель Т.Авксентьева

Техред М,Моргентал Корректор M.Ìýêcèìèøèêeö

Редактор В.Фельдман

Заказ 1869 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", s. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ем напряжения, приложенного к элементу

2, осуществляется компенсация изменения частоты, обусловленного влиянием температуры на полупроводниковый элемент 2, Частота колебаний тока и напряжения в 5 элементе 2 может зависеть и от индукции магнитного поля, причем частота увеличивается при возрастании магнитной индукции.

Для компенсации погрешности, обусловленной нестабильностью магнитного поля источни- 10 ка 1, последовательно с элементом 2 включен магниторезистор 12, Магниторезистор 12 выполнен таким образом, что его сопротивление возрастает при увеличении магнитного поля и он располагается в магнитном поле 15 источника 1 постоянного магнитного поля.

Компенсация изменения частоты, обусловленной нестабильностью магнитного поля, осуществляется изменением напряжения на торцовых контактах 3, 4 при изменении значе- 20 ния сопротивления магниторезистора 12, В результате этого точность измерения повышается, Для компенсации погрешности, вызванной нестабильностью температуры и магнит- 25 ного поля, последовательно с элементом 2 включены терморезистор 13 и магниторезистор 12, что позволяет повысить точность измерения, Источник 5 представляет собой источник постоя н ного тока. 30

Входное сопротивление предлагаемого устройства определяется сопротивлением элемента 2 между контактами 7 и 8. Для полупроводникового элемента 2, выполненного n-Ge с удельным сопротивлением 0,2 35

Ом .м в виде стержня размерами 1. 1 5 мм площадью контактов 7 и 8, равной 1 мм, при значении измеряемого тока, близком к нулю, когда hn- =hp = О, входное сопротивление = 200 Ом. Входное сопротивление 40 прототипа при тех же размерах полупроводникового элемента « = 1 кОм. При увеличе-нии измеряемого тока l концентрации инжектированных носителей Л n=- Л р возрастают, что приводит к уменьшению удельного сопротивления и, следовательно, входного сопротивления устройства для измерения постоянного тока, Например, для тока 10 мА входное сопротивление составляет 20 — 30 Ом, Уменьшение входного сопротивления приводит к уменьшению методической погрешности, обусловленной влиянием входного сопротивления, т,е. к повышению точности измерения. формула изобретения

1. Устройство для измерения постоянного тока, содержащее источник магнитного поля, размещенный в нем полупроводниковый элемент, выполненный стержневым с двумя торцовыми омическими контактами, источник постоянного тока, первый выход которого подключен к первому выводу торцового контакта полупроводникового стержневого элемента, блок регистрации, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, полупроводниковый элемент снабжен тремя дополнительными контактами, два иэ которых расположены на одном сечении друг над другом на противоположных боковых гранях стержня и подключены к клеммам для подключения исследуемого объекта, причем первый дополнительный контакт выполнен инжектирующим, а второй и третий дополнительные контакты выполнены омическими, третий дополнительный омический контакт соединен со входом блока регистрации.

2. Устройство по и. 1, отл ич à e weec я тем, что источник постоянного тока подключен к одному из торцовых контактов через последовательно соединенные магниторезистор и терморезистор,