Датчик магнітного поля

Реферат: Датчик магнітного поля на основі двоколекторного магнітотранзистора з двома навантажувальними елементами в колах колекторів. При цьому, як навантажувальні елементи використовуються магнітодіоди з протилежними знаками магніточутливості. UA 103575 U (54) ДАТЧИК МАГНІТНОГО ПОЛЯ UA 103575 U UA 103575 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до напівпровідникової електроніки, а саме до конструкції датчиків магнітного поля і може бути використана в пристроях вимірювальних приладів, автоматики та оптичного зв'язку. Відомі конструкції магнітодатчиків на базі двоколекторного магнітотранзистора (ДМТ), дія якого основана на перерозподілі інжектованих з емітера носіїв між двома колекторами під дією магнітного поля [1]. Найближчим аналогом (прототипом) корисної моделі є магнітодатчик на основі ДМТ з двома резисторами в колах колекторів [2]. Два колектори ДМТ та два резистори утворюють симетричний вимірювальний міст, напруга в діагоналі якого (між двома колекторами) за відсутністю магнітного поля U=0. Під дією магнітного поля інжектовані з емітера носії відхиляються у бік одного з колекторів ДМТ, та його струм зростає, а другого зменшується, що призводить до розбалансу мосту і напруга U зростає зі збільшенням магнітного поля. Недоліком цього магнітодатчика є низька магнітна чутливість в області слабких магнітних полів. В основу корисної моделі поставлено задачу збільшення чутливості магнітодатчика. Технічним рішенням задачі є використання в схемі магнітодатчика замість двох резисторів в колах колекторів ДМТ двох магнітодіодів з протилежним знаком магніточутливості. Роботу магнітодатчика можна проілюструвати за допомогою електричної схеми (креслення) на основі ДМТ р-n-р типу, як навантажувальні елементи колекторів якого використані магнітодіоди МД1 та МД2. Негативна напруга живлення подається від джерела –Е на базу Б через обмежуючий резистор R. За відсутності магнітного поля інжектовані з емітера - Е ДМТ носії заряду розподіляються порівну між двома колекторами К1 і К2, опори двох МД в колах колекторів також рівні, тому різниця напруг між колекторами U=U2-U1=0. При внесенні магнітодатчика в магнітне поле, з направленням магнітної індукції В, інжектовані з емітеру носії заряду відхиляються з силою Лоренца в бік колектора К 1, струм крізь нього зростає, а крізь К2 зменшується, що призводить до зменшення потенціалу U1 колектора К1 та збільшення потенціалу U2 колектора К2. Відповідно, напруга між колекторами U=U2-U1 зростає зі збільшенням магнітної індукції В. Водночас зростає опір магнітодіоду МД1 за рахунок відхилення інжектованих з s-області носіїв в бік s-області, яка має високу швидкість їх рекомбінації. Це призводить до додаткового зменшення U1. В МД2 навпаки, носії відхиляються від s-області, що призводить до додаткового зростання U2 та збільшенню напруги U в діагоналі вимірювального мосту, який утворений колекторами ДМТ та двома МД. Оскільки всі чотири елементи мосту є магніточутливі та вносять свій внесок в збільшення залежності U(B), то чутливість магнітодатчика значно вище, ніж при використанні за схемою тільки одного ДМТ. Експериментальна перевірка роботи магнітодатчика здійснювалася з використанням ДМТ виготовленого з германію n-типу з питомим опором 40 Ом·см та довжиною дифузії неосновних носіїв заряду 3 мм. Відстань між емітером і контактом бази було також 3 мм, така сама відстань була і між електродами МД, виготовлених з того самого матеріалу. Чутливість магнітодатчика з ДМТ та двома МД виявилася на порядок вищою ніж чутливість прототипу, де замість МД використовувалися резистори [2]. Технологія виготовлення ДМТ і МД не відрізняється від звичайної технології напівпровідникових діодів і транзисторів та вони можуть бути виготовленні на любому заводі електронної промисловості. Оскільки ДМТ і МД виготовляються з одного і того самого матеріалу, то всі елементи магнітодатчика можуть бути виготовленні у вигляді мікросхеми. Джерела інформації: 1. Викулин И.М., Викулина Л.Ф., Стафеев В.И. Гальваномагнитные приборы. - М.: Радио и связь. - 1983. - С. 58. 2. Викулин И.М. Стафеев В.И. Физика полупроводниковых приборов. - М.: Радио и связь. 1990, С. 222-230. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Датчик магнітного поля на основі двоколекторного магнітотранзистора з двома навантажувальними елементами в колах колекторів, який відрізняється тим, що як навантажувальні елементи використовуються магнітодіоди з протилежними знаками магніточутливості. 1 UA 103575 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2