Устройство для измерения индукции магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 11% 011 51) 5 С 01 Е 33/06 тини ЬСТ зи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГФЦ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗО ВТОРСМОМУ СЕИДЕ(71) Институт ф ки полупроводниковАН ЛнтССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 86657, кл. С 01 Р 33/Об.(54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ И 31 ЕРЕ 11 ИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения величины индукции магнитного поля, Цель изобретения - повышение точности измеренияиндукции 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 1 О, 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 коэффициенте магниточувствительности.по сравнению с прототипом, что повышает класс точности магниточувствительных приборов. 2 ил, С:Изобретение относится к магитным измерениям и может быть использовано для измерения 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 в зависи" мости вольтовой магниточувствительности магнитотранзистора от температуры в предлагаемом устройстве (кр.1) и известном (кр,2).15Устройство 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 3 О 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 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 щего генератора 14.Устройство работает в два такта следующим образом.На магнитотранзистор 1 от источника 7 тока и генератора 9 подается постоянное У и высокочастотноеБ совяТ переменное напряжения, при этом 11 ) 11, . Частота высокочастотного сигнала намного больше критической частоты магнитотранзистора, определяемой выражениемР РЕВ ."р Р 2 й 1 сТаф где Р - коэффициент биполярной дифФузии;д - толщина магнитотранзистора;Е - напряженность электрическогополя;В - индукция измеряемого магнитного поля.1; - константа Больцмана;Т - температура;а - коэффициент, зависящий отподвижностей электронов идырок.В исходном состоянии переключателя6 электрод 2 магнитотранзистора 1соединен с выходом "+" источника 7постоянного тока, и протекающий через магнитотранзистор ток равен 1 .Во время первого такта работы испульсом, поступающим с блока 15управления, запускается управляющийимпульсный генератор 14, на выходахкоторого Формируются импульсы напряжения одинаковой амплитуды и противоположной полярности, При этом врезультате полевого магниторекомбинационного эффекта и эффекта поля на+ КЗ 1 созСИ, (1)где КК, К - постоянныекоэффициенты, зависящиеот параметров полупроводникового материала и емкости магнитотранзистора;Б, Я - скорости поверхностной рекомбинации напротивоположных гранях магнитотранзистора под полевымиэлектродами, являющиеся функцияминапряженности электрического поля,Первый член в выражении (1).обусловлен полевым ГМР эффектом, а второйпоявляется в результате неполной взаимной компенсации сигналов эффектовполя. Третья составляющая обусловлена высокочастотным сигналом, которыйот магнитного поля не зависит и после низкочастотного Фильтра 10 наблок 11 не поступает,Импульсом, поступающим с блока 15управления после насыщения выходного55 5 5593импульса магнитотранзистора 1, запускается преобразователь 11, осуществляющий преобразование напряженияПе = Г 1 В + ЕТ Г в код, про 5порциональный величине Б,-Б , которая записывается в регистры сумматора 12. После записи импульсами, протекающими с блока 15 управления, осуществляется сброс и подготовка преобразователя 11, а переключатель 6переводится в состояние, при которомвыход "-" 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 1= -1 При этом согласно 20выражению ( 1) во втором такте насумматор записывается код Б, причем1 ие =, К, 1 В - К 1 Ц(, (2)где Б - амплитуда выходного импульса магнитотранзистора 1 во втором такте работы,Согласно выражениям (1) и (2), вконце второго такта на выходе сумматора 13 появляется код, пропорциональный величине измеряемой индукции 30И 8: Б, + И л 2 К,1( В) (3)которая регистрируется циФровым регистрирующим блоком 13,В случае изменения температурыокружающей среды изменяется как вольтовая магниточувствительность фмагнитотранзистора, так и падающеена нем напряжение высокочастотногосигнала, поступающего через резистор8 из генератора 9. Высокочастотное 40напряжение, определяющее.сопротивление магнитотранзистора 1, сравнивается в блоке 16 сравнения с высокочастотным опорным напряжением блока 17,При положительной или отрицательной 45разности этих напряжений (в зависимости от увеличения или уменьшениятемпературы окружающей среды) соответственно увеличивается или уменьшается напряжение импульсов, поступающих на полевые электроды магнитотранзистора 1, которое увеличиваетили уменьшает разность скоростей поверхностной рекомбинации (Я - 8 )на противоположных гранях и тем са"мым автоматически регулирует магниточувствительность магнитотранзистора 1. В результате с изменениемтемпературы окружающей среды, магниточувствительност ь практическисохраняется неизменной.Измерение магнитного поля былопроведено установкой, блоксхема которой представлена на Фиг,1 Установкасобрана из стандартных устройств.Иагнитотранзистор, изготовленный изгермания с удельным сопротивлением= 40 Ом.см, помещают в магнитноеполе В = 0,17 Тл и регулируемый тер-мостат, в котором температура изменяется от 20 до 70 С, 1 а Фиг.2 представлена зависимость вольтовой магнитонувствительности магниторранзистора от температуры (кр,1). С изменением температуры от 20 до 70 С темопературный коэФФициент магниточувствительности (ТКЧ) незначителени равен 0,1% К (ТК 1 измерялся компенсационным,методом), Для сравненияна Фиг.2 представлена температурнаязависимость магниточувствительностиизвестного устройства, ТКЧ которогоО, 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 уменьшитьтемпературный коэФфициент магниточувствительности, что увеличиваеткласс точности магниточувствительныхприборов,формула изобретенияУстройство 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 преобразоФватель напряжение - код, 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 ставитель С. Клитотехн Редактор Н.Лазаренко Техред А.Кравчук Корректор А,Обруча Ф ираж 567омитета по изобретениям и осква, Ж, Раушская наб акаэ 837 НИИПИ Гос,"дарственног 113035Подписноеткрытиям при ГКНТ СССР д. 4/5 инат "Патент", г. Ужгород, уп, Гагари 0 оизводственно-издательский ко 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 повышения5 точности за счет компенсации температурной погрешности магнитотранзистора, введены последовательно соединенные ,генератор высокочастотного сигнала, резистор и блок сравнения,а также низкочастотный фильтр и блоквысокочастотного опорного напряжения,выход которого подключен к второмувходу импульсного генератора, входнизкочастотного фильтра одновременноподключен к первому входу блока сравнения и выходу переключателя, а выход фильтра - к сигнальному входупреобразователя напряжение - код.