Магниторезистор

ОП ИСАНИЕ Союз Советск ихСоциалистическихРеспублик)М. Кл. 19/18-21 6 01 К 33/О еударстеенный коинтет СССР 23) Приоритет зобретеннй вв де Опубликован 15. летень Ж К 621.317.(54) МАГНИТОРЕЗИСТО кроме того, эффект закорачивания иг",лами Н 15 Ь в и 5 Ь холловской ЭДС всильнолегированных полупроводниковых материалах падает в связи с тем,что электропроводность и электропроводность сильнолегированных полупроводниковых материалов соиэмериИзоб ным измся к магни етение относи рениям и можемагнитоизмериспользующи го преобразов ыть испо льных ус качеств овано ойств ерви ля магнито- . мы.Известен также магниторе выполненный в виде полосы с ными токопроводящими покрыт имеющей вырезанные участкиНедостатком известного м провода является низкая чув ность, обусловленная низким ным сопротивлением, достига лучшем случае 10 Ом; невоэм использовать в качестве исх териала магниторезистора ср и сильнолегированные полупр вые материалы, так как эффе закорачивания поперечными водящими полосками падает, магниторезистивный эффет пр зистор,поперечиями,2,агнит оявляет резисторы,Известен магниторезистор, выполненный в виде меандра из эвтектического сплава 1 и 5 Ь-Й 15 Ь1,Однако размеры данного меандра(ширина полосы меандра) должнабыть не менее 100 мкм, иначе эффектэакорачивания ЭДС Холла снижается имагниторезистивное отношение ьг/гуменьшается : дг - приращение сопротивления датчика в магнитном поле;го - начальное сопротивление магниторезистора, из-за этого нельзя повысить значение начального сопротивления магниторезистора путем уменьшения площади поперечного сеченияполосы меандра., что особенно необходимо для датчиков, изготовленныхиэ сильнолегированных материалов; вания описания5. 11, 8 ствительначальющим в ожностью одного ма еднеоводнико ктивност токопроа значит97431ся слабо,и, как следствие этого,чувствительность магнитореэистора не.высока; кроме того, поперечная токопроводящая полоска нанесена и расположена между лицевыми поверхностями пластины магниторезистора, врезультате этого закорачиваютсяхолловские ЭДС в средних точках противоположных боковых граней, а холловские ЭДС, возникающие в облас" 10тях на боковых гранях вблизи лицевых поверхностей пластины магниторезистора, не эакорачиваются, поле Хол.ла не подавляется, а значит эффектзакорачивания проявляется слабо. 15Цель изобретения - повышение чувствительности.Поставленная цель достигаетсятем, цто в магнитореэисторе, выполненном в виде полосы с поперечнымитокопроводящими покрытиями, имеющейвырезанные участки, токопроводящеепокрытие нанесено на кромки вырезов,верхние и боковые грани невырезанныхуцастков полосы, а в вырезанных участ ках полосы выполнены сквозные отверстия,Кроме того, каждое второе сквозноеотверстие выполнено размещенным частично в основании вырезов, а частично не в вырезном участке полосы, полоса выполнена в виде меандра.На фиг. 1 изображен магниторезистор, часть; на фиг, 2 - магниторезис"тор в виде меандра; на фиг, 3- сто 35рона полосы меандра, часть, эквивалентная схема. Часть магниторезистора (фиг. 1) содержит полосу 1, одинаковые участ 40 ки 2 и 3 которой имеют токопроводящее покрытие 4, участки 5, имеющие выоезы 6 на поверхности полосы 1, токо- проводящие покрытия 4 нанесены на кромки 7 вырезов 6, верхние и боковые грани 8 и 9 невырезанных участков4 10, сквозные отверстия 11, каждое второе сквозное отверстие 12 выполнено размещенным частично в основании выреза 6, а частично в невырезанном участке 10 полосы 1. На эквивалентной схеме части стороны полосы меандра (фиг. 3) изображены ЭДС 13-16, возникающие на участках 5 беэ и со сквоэным отверстием 11 и на участках 2 и 3, эквивалентное сопротивление 17уцастка 10.Иагниторезистор работает следующим образом.где Ц - падение напряжения на к-омучастке;Л - рабочий ток магнитореэистора;Кк- сопротивление к-ого участкамагниторезистора.Поэтому для раскрытия сущности предлагаемого магниторезистора необходимо отметить соотношение значений сопротивлений К участка 5 с вырезом 6 и сопротивления К 1 О участка 10 с поперечным токопроводящим покрытием, которые соответственно определяются выражениями(2) К= КУ+ КВ тп ппт, ппп,Р +й1 10где К 5- сопротивление участка 5;В,- сопротивление участка 10;К- сопротивление учасика 5 безсквозного отверстия;К- сопротивление участка 5 со0сквозным отверстием;т.п - сопротивление поперечноготокопроводящего покрытия 4;сопротивление полупроводни 10кового материала участка 1 О,Янализируя выражения (2) и (3)и учитывая конструктивное выполнениеучастков 5 и 10 и поперечного токопроводящего покрытия 4, следует,что достигается соотношение К 1 В,что и является основой повышения начального сопротивления магниторезистора, за счет которого одновременно можно достигнуть и увеличениячувствительности магниторезистора,регулируя отношение 1/щ (длины к ширине участка). Или интерпретируявышеуказанное по-другому, следует 2 фПри отсутствии магнитного поля магнитная индукция В=О, рабочий ток 1 магниторезистора создает на участке 5 с вырезом 6 и на участке 5 с вырезом 6 и со сквозным отверстием 11, а также на участке 10 с поперечным токопроводящим покрытием 4 и со сквозным отверстием 12 и без него соответственно Ц; Б, Ц, И 4, Значения упомянутых напряжений в общем виде можно определить иэ следующего соотношения.974312 ЭйВЗгде 1 д 9 1 Х, ОХ ЦХ 1 "хг Х 4 5добиваться Ок (падения напряжения)М 1 (холловской ЭДС), возникающихна боковых гранях полосы 1,Действительно, при воздействиимагнитного поля, ВФО, на боковыхгранях полосы 1 всех участков 5 и10 возникают соответственно четырехолловских ЭДС (см. Фиг. 3) - Цц,; их и 13 13-16 соответственно,Однако, благодаря наличию поперечного токопроводящего покрытия 4 научастке 10, изображенного на Фиг,3,как сопротивление 17 нагрузки Кн,все холловские ЭДС шунтируютсяэтим сопротивлением Кн 17, черезкоторое и текут токи 1, 1, 1 х,1 х, создаваемые упомянутыми вышехолловскими ЭДС. При этом магниторезистивный эффект описывается следующим выражением 1 ф 1, +1, +1,2 Зг2 3 4 1Рн- й ВЗ - 1 В з - йвЗ - йюЬ х Ьг х Ъ " Ъ1- тангенс угла Холла длямагниторезистора 1 ; - тангенс угла Холла в случае отсутствия сквозныхотверстий 11 и 12 и вырезов 6 в магнитореэисторах; 1 Х Х -холловские ЭДС воз 4Фникающие на участках; - участок 5 с вырезом 6; - участок 5 с вырезом 6 сосквозным отверстием 11; - участок 10 с поперечнымтокопроводящим покрытием4 и сквозным отверстием12 (участок 2);- постоянная Холла; - высота участков, имеющихвырез 6;высота участка 10; К - шунтирующее сопротивление,создаваемое.поперечным покрытием 4Л - рабочий ток магниторезис тора,подвижность носителей тока;В - магнитная индукция,Таким образом, магниторезистивный10 эФфект, благодаря конструктивным изменениям в магниторезисторе, а именно наличию выреза 6, сквозного отверстия 11, расположенного на дневыреза 6, сквозного отверстия 12,расположенного частично на участке5 с вырезом 6, а частично на участке 10, а также конструктивному вы"полнению поперечного токопроводяще"го покрытия 4 и оптимальному еыпол 20 нению полосы в виде меандра, возрастает в 3 раза, В такое же количество раз возрастает чувствительность магнитореэистора.Формула изобретения251. Магниторезистор, выполненныйв виде полосы с поперечными токопроводящими покрытиями, имеющей вырезанные участки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, токопроводящее покрытие нанесено на кромкивырезов, верхние и боковые граниневырезанных участков полосы, а ввырезанных участках полосывыполЗф нены сквозные отверстия.2. Магниторезистор по и, 1, о тл и ч а ю щ и й,с я тем, что каждое второе сквозное отверстие выполнено размещенным частично в ос"ф 0 новании выреза, а частично не в вырезанном участке полосы,3 Магниторезистор по пп,1 и 2,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что полоса выполнена в виде меандра,4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизеВайсс Г. Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и ихприменение. М., "Энергия", с. 9 1"92,ф рис. 2-3-52, Богомолов В. Н, Устройства сдатчиками Холла и датчиками магнитосопротивления. М.-Л., "Энергия",1961, с. 49, рис. 15,