Способ измерения фотоферромагнитного эффекта в магнитных полупроводниках

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и электроники. Способ измерения фотоферромагнитного эффекта в магнитных полупроводниках заключается в измерении э.д.с., возникающей во вторичной обмотке трансформатора, намотанной на смежный участок сердечника из магнитного полупроводника в виде сдвоенного кольца. Первичная обмотка трансформатора представляет собой две катушки, намотанные на несмежные стороны сдвоенного кольца симметрично относительно плоскости симметрии, разделяющей сердечник на два кольца. В результате разбаланса в последовательно и в противофазе соединенных с выходом генератора синусоидальных сигналов противоположно направленных и одинаковых по величине магнитных потоков, пронизывающих вторичную обмотку, вследствие освещения строго половины сердечника по одну сторону от указанной плоскости симметрии, в этой обмотке возникает э.д.с., пропорциональная изменению магнитной проницаемости под действием света. Предлагаемый компенсационный метод позволяет проводить измерения амплитуды фотоферромагнитного эффекта на более чувствительных шкалах измерительных приборов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и электроники, может быть использовано в научно-исследовательских институтах и технологических лабораториях.

Для измерения фотоферромагнитного эффекта (эффекта изменения динамической магнитной проницаемости) в магнитных полупроводниках в основном используется метод измерения собственной частоты автогенератора, собранного на основе колебательного контура, содержащего тороидальную катушку, намотанную на полупроводниковый сердечник [1] или метод измерения коэффициента передачи трансформатора, намотанного на такой же сердечник [2]. Метод на основе автогенератора не позволяет проводить частотные характеристики указанного эффекта. А метод на основе трансформатора не отличается необходимой чувствительностью, так как приходится измерять довольно слабые изменения величины электрического тока под действием света на фоне значительных токов, генерируемых в процессе измерения во вторичной обмотке трансформатора.

Так, в [2] описана методика измерения зависимости действительной и мнимой частей магнитной проницаемости кристаллов CdCr₂Se₄ от интенсивности падающего на него света в диапазоне частот питающего напряжения от 0.1 до 10³ кГц. Первичная обмотка трансформатора, состоящая из равномерно намотанных на тороидальный сердечник из образца нескольких витков тонкого изолированного медного провода, питается генератором синусоидальных сигналов через опорное сопротивление R, регулирующее величину электрического тока по нему. От вторичной обмотки из десятка витков такого же провода электрический сигнал вместе с опорным напряжением поступает на фазовый детектор, а затем на регистрирующее устройство. Отношение электрических напряжений на входе и выходе трансформатора пропорционально магнитной проницаемости образца. При неизменном напряжении на первичной обмотке величина напряжения на вторичной обмотке характеризует относительное изменение динамической магнитной проницаемости образца в зависимости от температуры и интенсивности падающего света.

Техническим результатом данного изобретения является разработка нового способа регистрации фотоферромагнитного эффекта, который лишен вышеприведенных ограничений.

С этой целью, для регистрации изменения динамической магнитной проницаемости под действием света, трансформатор намотан на сдвоенное кольцо в виде цифры 8, вырезанное из плоскопараллельной пластинки магнитного полупроводника 1 (чертеж). Две содержащие одинаковое количество витков катушки 2 и 3, которые составляют первичную обмотку трансформатора, намотаны симметрично на равные по длине дуги несмежные симметричные относительно плоскости симметрии, разделяющей сердечник на два кольца, участки сдвоенного кольца. Катушки 2 и 3 соединенны последовательно так, чтобы при подключении к ним электрического напряжения от генератора синусоидальных сигналов Г, магнитные потоки 2¹ и 3¹, соответствующие электрическому току в этих катушках и пронизывающие витки третьей катушки 4, намотанной на смежные участки сдвоенного кольца, были противоположны по направлениям и компенсировали друг друга. При таком подключении обмоток 2 и 3 незначительная э.д.с., индуцируемая в катушке 4, позволяет проводить измерения фотоферромагнитного эффекта на более чувствительных шкалах селективного микровольтметра мкВ. Селективный микровольтметр поключен после фазового детектора ФД, опорное напряжение к которому подается также от генератора Г. При измерениях по этой схеме, используя светонепроницаемый экран Э, освещение проводится строго одной только половины сдвоенного кольца. Разбаланс магнитных потоков, возникающий при изменении магнитной проницаемости образца в освещаемой половине, приводит к появлению на селективном микровольтметре мкВ сигнала пропорционального этому изменению.

На чертеже приведена схема подключения трансформатора, намотанного на сердечник в виде сдвоенного кольца из магнитного полупроводника, к генератору синусоидальных сигналов Г и селективному микровольтметру мкВ. R - опорное сопротивление, ФД - фазовый детектор.

От генератора синусоидальных сигналов на первичную обмотку трансфороматора подавалось напряжение с частотой 10000 Гц, обеспечивающее силу тока в 1 мА. Селективный усилитель (микровольтметр) показывал практически нулевое напряжение на выходе вторичной обмотки. При освещении сердечника трансформатора светом от лампы накаливания в 100 Вт, показания микровольтметра не меняются. При освещении только одной половины сердечника этим же светом микровольтметр показывает значение напряжения порядка 100 мкV. Нормированные кривые температурного хода фотоферромагнитного эффекта, записанного предлагаемым способом и методом автотрансформатора, идентичны.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г.И.Виноградова. Магнитные полупроводники. Москва, Наука, №139, С.3, 1982.

2. Г.И.Виноградова, P.P.Гареев. Труды ФИАН, т.44, Москва, Наука, с.32, 1993.

Способ измерения величины фотоферромагнитного эффекта, включающий регистрацию изменения под действием света коэффициента передачи трансформатора с замкнутым сердечником из магнитного полупроводника, отличающийся тем, что из плоскопараллельной пластинки магнитного полупроводника вырезают сдвоенное кольцо в виде цифры 8, на равные по длине дуги несмежные симметричные относительно плоскости симметрии, разделяющей сердечник на два кольца, на участки сдвоенного кольца наматывают две содержащие одинаковое количество витков катушки, которые составляют первичную обмотку трансформатора, последовательно соединяют их к генератору синусоидальных сигналов так, чтобы в смежном участке сдвоенного кольца магнитные потоки, соответствующие току в этих катушках были противоположны друг другу, наматывают на смежный участок третью катушку и соединяют ее с селективным микровольтметром, освещают сдвоенное кольцо с помощью светонепроницаемого экрана строго в одной половине по указанной плоскости симметрии, снимают показания микровольтметра, пропорциональные э.д.с., возникающей при изменении динамической магнитной проницаемости в освещаемой стороне сдвоенного кольца и разбалансе при этом двух магнитных потоков в смежном участке.