Фотоэлектрический магниточувствительный датчик

Фотоэлектрический магниточувствительный датчик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (я)ю G 01 R 33/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (Л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4724949/21 (22) 26.07.89 (46) 15.02.92. 6юл,%6 (71) Московский физико-технический институт (72) В.М.Абросимов, Б.Н.Егоров, В.А.Каранpauses, Г.Б.Федосова и В.В.Ковальский (53) 621,317.44 (088.8) (56) Равич Ю.И. Фотомагнитный эффект в полупроводниках и его применение.—

M. Сов.радио. 1967, с. 89.. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ. ДАТЧИК (54) Изобретение относится к устройствам определения параметров магнитных полей.

„„Я „„1712909A1

Цель изобретения — повышение чувствительности. Датчик представляет собой плоскопараллельную структуру, состоящую. из отдельных полупроводниковых элементов 1 с и-р-переходами 2, перпендикулярными к освещаемой приемной поверхности 3. С помощью металлических слоев 4, выполненных из диамагнитного материала элементы соединены попарно навстречу друг другу, . а пары соединены между собой с образованием между их металлическими слоями электрического контакта. К наружным металлическим слоям крайних элементов присоединены электрические выводы 5. 1 з,п.ф-лы, 2 ил.

1712909

Изобретение относится к устройствам для определения параметровмагнитных полей и может найти применение в качестве средства для определения величины напряженности магнитных полей, Целью изобретения является повышение чувствительности путем исключения технологической погрешности.

На фиг.1 представлена схема датчика в устройстве (в сечении); на фиг.2 приведены полученные .при исследовании характеристик опытного образца зависимости значений выходного сигнала датчика от величины магнитного поля двух. противоположных направлений и двух различных значений интенсивности освещения.

Датчик представляет собой плоскопараллельную структуру, состоящую из отдельных полупроводниковых элементов 1 с и-р-переходами 2, перпендикулярными освещаемой приемной поверхности 3. С помощью металлических слоев 4 элементы соединены подарно навстречу один другому,.а пары соединены между собой с образованием между их металлическими слоями. электрического контакта. Датчик помещается в магнитное поле EPH. К наружным металлическим слоям крайних элементов устройства присоединены электрические выводы 5. Источник излучения использован для освещения приемной поверхности 3. Он содержит, например, полупроводниковый лазер или светодиод, расположенный в фокальной плоскости линзы. Равномерный поток излучения от источника, падающий на приемную поверхность 3 устройства, установленного в магнитном поле,. генерирует

Черавновесные носители заряда (HH3) в полупроводниковых слоях 1 струкгуры. ННЗ диффундируют к и-р-переходам и разделяются их электрическими полями, что обусловливает возникновение на каждом из переходов фото-ЭДС. Наличие магнитного поля способствует диффузии из объема полупроводника к и-р-переходам или от них (e зависимости от взаимного расположения переходов и направления магнитного поля) дополнительного количества НН3. 3а счет этого на п-р-переходе возникает добавка напряжения Uy<, соответствующая фотомагнитной ЭДС. Значения U@M изменяются пропорционально изменениям напряженности магнитного поля. Благодаря попарному встречному включению элементов с идентичными фотоэлектрическими пара-,, метрами в структуре происходит. взаимная компенсация фото-ЭДС в каждой паре элементов, а фотомагнитные ЭДС суммируются.

Очевидно, что для практического использования датчика идентичность элементов, образующих пары, должна быть такой, чтобы обеспечивалась необходимая сте5 пень компенсации фото-ЭДС.во всей струк- туре, а именно: суммарная фото-ЭДС в каждой паре должна быть по крайней мере на порядок меньше суммарной фотомагнитНоА ЭДС этой пары(или — - < < — —, где м

N N

N — число пар} в заданных диапазонах освещенности и напряженности магнитного поля, Введение металлических слоев с маг15 нитной проницаемостью меньшей, чем у полупроводника, обусловливает перераспределение плотности магнитного потока в структуре, а именно. увеличение его в полупроводниковых слоях пропорционально от20 ношению магнитных проницаемостей р n4 pMer . Следствием этого является соответствующее увеличение сигнала фотомагнитной ЭДС в каждом из элементов,.т.е. повышение его удельной чувствительности, 25 а следовательно, и чувствительности к магнитному полю устройства, в целом, Конструкция датчика дает возможность использовать для его изготовления технологию, позволяющую осуществлять как предварительную попарную подборку элементов перед их соединением- в пары с максимальной компенсацией фото-ЭДС, так и соединение элементов в пары и далее в структуру. содержащую необходимое число

35 таких пар, которые, определяют. желаемую расчетную величину фотомагнитной ЭДС.. Кроме того, наличие в конструкции датчика металлических слоев, параллельных плоскости и — р-переходов, способствует улучше 0 нию условий-собирания неравновесных носителей заряда, возникающих в полупроводнике при воздействии на него излучения, Это дает возможность получения более мощного выходного сигнала по сравнению

45 со структурой, не содержащей сплошных металлических контактных слоев. Датчик не нуждается в источнике питания и усилителе выходного сигнала, не требует времени на подготовку к работе, не является источни50 ком магнитного поля, Возможность использования импульсных источников излучения для активизации датчика устраняет необходимость.стабилизации его температуры, позволяет повысить скорость и точность измерений. Благодаря возможности получе- ния на выходе устройства значительной фотомагнитной ЭДС (напряжение —. до сотен. милливольт, токи — до десятков миллиампер), ее регистрация может осуществляться не 1712909

Составитель С„Раевская

Редактор А,Маковская Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 535 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 посредственно с помощью обычных универсальных осциллографов или цифровых вольтметров, она может быть использована для приведения в действие компактных систем индикации;

Формула изобретения

1; Фотоэлектрический магниточувствительный датчик, включающий плоскопараллельную полупроводниковую структуру, содержащую последовательно расположенные слои п- и р-проводимости, образующие п-р-переходы, перпендикулярные освещаемой приемной поверхности, о т л и ч а ю - шийся тем, что с целью повышения чувст. вительйости путем исключения технологической погрешности, соседние слои и- и р-проводимости, образующие между собой л-р-переход, выполнены в виде отдельных элементов; на поверхности каждого из которых параллельно плоскости - n — р-перехода нанесены металлические слои,. смежные

5 элементы соединены друг с другом с образованием электрического контакта между их металлическими слоями, причем элементы соединены попарно навстречу друг другу и в каждой паре имеют идентичные фото10 электрические параметры. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что. с целью повышения удельной чувствительности, металлические слои каждого элефанта выполнены- из диамагнитного ма15 териала с магнитной проницаемастью, . меньшей магнитной проницаемости и-рслоев полупроводниковой структуры.