ecosnos.ru |
Главная Микромагнитоэлектроника: направление технологии 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [ 26 ] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122
О
о 20 40 60 80 О 0,5 1,0 1,5 .40 .20 О 20 40 60 80 а) б) в) Рис. 2.101. Зависимость величины сигнала на выходе преобразователя типа ГМР-4 от: а-магнитной индукции; б - тока управления; в - температуры Таблица 2.13. Электрические параметры преобразователей типа ГМР-1 -ГМР-5 в режиме максимальной магнитной чувствительности
В Кшпиневском научно-исследовательском институте электроприборостроения НПО Микропровод на базе технологии изготовления литого микропровода из германия была разработана конструкция ГМР преобразователя, отличающаяся простотой и низкой себестоимостью. Основные параметры опытных образцов ГМР преобразователей следующие: длина активной части около 4 мм при диаметре 1 мм, магнитная чувствительность не менее 2 В/Тл при токе управления 1 мА, температурный коэффициент чувствительности в диапазоне температур +40...+80 °С составляет 0,3-0,7% на градус Цельсия [50, 67]. Достоинством ГМР-преобразователей является высокая линейность в слабых магнитных полях, что вьпх)дно отличает их от магниторезисторов. Кроме того, магнитная чувствительность ГМР -преобразователей оказывается значительно вьппе, чем чувствительность элементов Холла. Однако, несмотря на это, порог чувствительности ГМР преобразователей имеет примерно тот же порядок, что и порог чувствительности большинства элементов Холла. Это объясняется значительной нестабильностью нулевого сигнала, связанной с изменением сопротивления ГМР. К недостаткам ГМР преобразователей можно отнести и высокую трудоемкость их изготовления. В СССР ГМР преобразователи производились ограниченными партиями. Они использовались в миллитесламетрах Ф4356. Сведений о их серийном производстве в России не имеется. При условии организации промьппленного производства ГМР -преобразователи могли бы использоваться для регистрации слабых магнитных полей и в качестве МЧЭ для различных функционально-ориентированных датчиков. 2.7. Полевые ГМР магнитотранзисторы Полевые гальваномагнитореюмбинационные магнитотранзисторы (Ш MP) представляют собой усовершенствованный вариант гальваномагниторекомбинационного преобразователя (ГМР) (см. главу. 2.6). Структуры ПГМР в упрощенном виде приведены нарис. 2.102 и 2.103. Рис. 2.102. Полевой гальваномагниторекомбитционный магнитотранзистор МДП: а - стругтура; б- схема включения Общий Рис. 2.103. Полевой гальваномагниторекомбинационный магнитотранзистор МДПДМ: а - структура; б - схема включения Полевой гальваномагниторекомбинационный МДП магнитотранзистор состоит из полупроводниковой пластины 1, проводимость которой близка к собственной (рис. 2.102.а), и одного или двух металлических полевых 4 электродов, изолированных слоями диэлектрика 3. На торцах пластины расположены токовые электроды 2 и 5. Электроды 4 служат для подвода управляющего напряжения. На рис. 2.103а показан МДПДМ магнитотранзистор, в котором управляющее напряжение подводится к обоим полевым электродам 4. Действие полевых гальваномагниторекомбинационных магнитотранзисторов (ПГМР) основано на изменении средней концентрации носителей заряда в полупроводнике при воздействии на него магнитного поля, продольного и поперечного электрических полей. (Подробнее см. в [24].). В табл. 2.15 приведены параметры германиевых ПГМР, изготовленных в Институте физики полупроводников АН Литовской ССР [15, 57, 59]. Таблица. 2.15. Параметры опытных образцов германиевых ПГМР
На рис. 2.104 показаны зависимости выходного напряжения ПГМР ог тока управления и магнитной индукции. Эти магнитотранзисторы обладают достаточно линейной энергетической характеристикой в диапазоне индукций до ±100 мТл. Диапазон рабочих температур магнитотранзисторов МТ-1 - МТ-3 от -50 до +50 ° С.
Рмс. 2104. Ттовые зависимости выходного напряжения ПГМР магнитотранзисторов со структурой: 1 - МДП; 2 - МДПДМ; а- от тока управления; б- от магнитной индукции В СССР ПГМР преобразователи производились ограпичеппыми партиями. Опи использовались в опытной аппаратуре. Сведений о серийном производстве ПГМР в России не имеется. Недостатком ПГМР магнитотранзисторов считается необходимость использования высоювольтных источников питания (порядка 100 В). При организации серийного производства, использование ПГМР магнитотранзисторов может быть эффективно при построении измерителей магнитных величин с автоматической коррекцией погрешностей или аналого-цифровым преобразованием входной магнитной величины, различных магнитных и электрических регуляторов устройств автоматики и управления с переменной или адаптируемой структурой. 2.8. Преобразователь магнитного поля па доменоносителях в противоположность магнитогранзисторам, в которых инжекция тока происходит в области эмиттерного перехода, в преобразователях на доменоносителях инжекция тока в большей или меньшей степени концентрируется на одном месте на переходе. Структура ПМП на доменосителях очень схожа со структурой вертикального магнитотранзистора, за исключением того, что в данном случае подложка играет активную роль. На рис. 2.105 приведена структура преобразователя магнитного поля на доменоносителях [37]. -EN Электроны п Дырки п р - тип <8>в, Рис. 2.105. Структура преобразователя магнитного поля на доменоносителях (В рисунке сохранены обозначения оригинала [37]) Подложка структуры (рис. 2.105) фактически является эмиттером р-п-р транзистора. В верхней точке указанной структуры можно видеть п-р-п транзистор. Структура функционирует следуюпрш образом. Ток, инжектируемый п*эмиттером п-р-п структуры, собирается в базе р-п-р структуры, и, наоборот, ток, инжектируемый р эмиттером р-п-р структуры собирается в базе п-р-п структуры. Токи вызывают падение напряжения в соогветствуюшдх базах, таким образом, что инжекция будет ограничиваться центром перехода, и, образуется электрический домен. Если приложить магнитное поле, то домен сместится, и токи базы 1р, и Ipne будут более равными (так же как не будут более равными и токи базы Ij и 12)-То есть возникает разность токов, которая и является сигналом ПМП на доменоносителях. |