Магнітотранзистор

Магнітотранзистор, що містить область бази, виконану як прямокутний паралелепіпед з напівпровідникового матеріалу першого типу провідності, область емітера другого типу провідності, область омічного контакту до області бази першого типу провідності і області колекторів другого типу провідності, який відрізняється тим, що область бази виконана як куб, а області емітера, омічного контакту до бази і колекторів розташовані у вершинах куба, причому область емітера і область омічного контакту до бази розташовані в протилежних по діагоналі вершинах куба, а три області колектора розташовані втрьох найближчих до області емітера вершинах куба Винахід відноситься до напівпровідникової електроніки, а саме до конструкцій магнитотранзисторів, і може бути використаний в пристроях вимірювальних приладів і автоматиці ВІДОМІ конструкції магнитовідчутних транзисторів, принцип дії яких заснований на відхиленні магнітним полем інжектованих емітером носив від одного колектора до іншого (див И М Вікулін, В Й Стафєєв Фізика напівпровідникових приладів М Радіо і зв'язок, 1990, стор 228) Найближчим прототипом є магнитотранзистор, що утримує область бази, виконану у виді прямокутного параллелипипида з напівпровідникового матеріалу першого типу провідності, область емітера другого типу провідності, область омічного контакту до області бази першого типу провідності й області колекторів другого типу провідності (див И М Вікулін і ін Гальваномагнітні прилади - М Радіо і зв'язок, 1983, стор 61) Недоліком цього магнитотранзистора є те, що він не може вимірювати всі три складових вектори магнітного поля, тоді як для визначення напрямку магнітного поля в просторі необхідно знати три взаємно перпендикулярні складові вектори магнітної індукції В чи вектора напруженості магнітного поля В основу винаходу поставлена задача забезпечення можливості вим'лу трьох взаємно перпендикулярних складових магнітного поля Технічним рішенням задачі є виконання області бази у виді куба, а області емітера, омічного контакту до бази і колекторів розташовані у вершинах куба, причому область емітера й область омічного контакту до бази розташовані в протилежних по діагоналі вершинах куба, а три області колектора розташовані в трьох найближчих до області емітера вершинах куба При цьому потенціал кожного колектора (чи різниця потенціалів між однією парою колекторів) є функцією однієї з трьох складових магнітного поля, що і дозволяє визначити значення трьох взаємно перпендикулярних складових В чи вектора Н На фіг 1 приведена конструкція магнитотранзистора, а на фіг 2 - один з варіантів схеми його включення Магнитотранзистор складається з бруска напівпровідника кубічної форми 1, на протилежних вершинах по діагоналі якого розташовані емітер 2 і омічний контакт 3, а на прилягаючих до емітеру вершикдх - три колектори 4, 5, 6 У найпростішій схемі включення (фіг 2) на колектори і базу подається напруга «-Е» через резистори 7 10, а різниця потенціалів між колекторами виміряється вольтметрами 11-13 Магнитотранзистор працює наступним способом При включенні за схемою фіг 2 при однакових резисторах 8 - 10 під час відсутності магнітного поля потік інжектованих з емітера носив розділяється на три різних потоки l x , l y , lz, в колектори 4 6 У наслідок рівності струмів колекторів рівні і їхні потенціали, а різниця потенціалів між двома колекторами дорівнює нулю При включенні магнітного со Ю 57342 поля на потоки носив діє сила Лоренца, що змінює їх траєкторії Нехай, наприклад, вектор В спрямований по осі z, тобто B z = В У цьому випадку сила Лоренца діє тільки на два струми І у і Іх, які спрямовані перпендикулярно В Потік І У притискається цією силою до грані «yoz», при цьому збільшується рекомбінація носив на грані і КІЛЬКІСТЬ НОСИВ ЩО попадають у колектор 5 зменшується Однак, це зменшення компенсується тим, що потік Іх відхиляється від осі «ох» до осі «оу» і частина носив цього потоку попадає в колектор 5, унаслідок чого його струм (і потенціал) практично не міняється Струм же колектора 4 зменшується, що приводить до збільшення його потенціалу (за рахунок зменшення спадання напруги на резисторі 10 V4 = Е I X RIO) Таким чином, напрямок на колекторі 4 росте зі збільшенням В и його можна записати як V z = V4 =f(B z ) Так як V5 в цьому випадку практично не міняється то різниця потенціалів V45 V4 = Vz Тому величину В можна визначити як по вимірі V4, так і по вимірі різниці V45, тобто вольтметр Із можна включити як між колекторами 4 - 5, так і між колектором 4 і «землею» (фіг 2) Однак, вимір різницібільш зручно, тому що м ВІДЛІК (при В = 0) ведеться від 0, а потенціал виміряється від деякої фіксованої величини Аналогічними міркуваннями можна показати, що V x = V5 = f(B x ) і V y = \/§ = f(B y ) Отже, проградуював шкали вольтметрів 11 = 13 Комп'ютерна верстка С Волобуєва безпосередньо в одиницях В, можна за їх показниками вимірювати всі три складових вектори магнітної індукції ДОСЛІДНІ зразки магнитотранзистора виготовлялися з п-германію з питомим опором 40Ом/см, з довжиною ребра куба 1мм Емітер і колектори виготовлялися вплавленням кульок ІНДІЮ, а омічний контакт - олова При електричних режимах Е = 150В, І = 1ма, І о = 2ма, Rs ю - 500кОм, магнітне поле з В - 0,1Тл при напрямку уздовж будь-якого ребра куба приводить до появи різниці потенціалів тільки в одній ВІДПОВІДНІЙ парі колекторів 10 - 15В При напрямку В уздовж діагоналі куба виникає напруга 7 - 10В у всіх трьох парах колекторів Таким чином, магнитотранзистор дозволяє вимірювати всі три складових вектора магнітної індукції Для виміру трьох складових магнітного поля за допомогою прототипу знадобилося б три магнитотранзистора, що в 3 рази збільшує вартість магнитовідчутної частини датчика Крім цього, використання трьох магнитотранзисторов погіршує просторовий дозвіл датчика Отже, пропонований магнитотранзистор має кращі технічні характеристики і зменшує вартість усього датчика магнітного поля Магнитотранзистор може виготовлятися на будь-якім підприємстві електронної промисловості Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна