SU866515A1

SU866515A1 - Magnetic field gradient sensor

Info

Publication number: SU866515A1
Application number: SU792859338A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Михайлович Козлов; Тимир Владимирович Персиянов; Галина Ивановна Рекалова; Наталия Юрьевна Санникова; Деляра Абдурахмановна Таирова; Алексей Алексеевич Шахов
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И.Ульянова(Ленина)
Priority date: 1979-12-25
Filing date: 1979-12-25
Publication date: 1981-09-23

Description

(54) ДАТЧИК ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ(54) SENSOR OF A GRADIENT OF A MAGNETIC FIELD

Изобретение относитс к магнитным измерени м и может быть использовано дл измерений индукции, а также градиентов индукции неоднородных магнитных полей . Известен датчик градиента магнитного пол , содержащий две измерительные катушки, укрепленные на определенном рассто нии друг от друга ЬЗ. Недостатком этого датчика вл етс сложность изготовлени катушек достаточно малого диаметра, а также невысока разрешающа способность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс датчик градиента магнитного пол , выполненный в виде двух установленных р дом, на неиз менном рассто нии, полупроводниковых чув ствительных, элементов Г2Д. Однако известный датчик обладает ера- внительно невысокой чувствительностью, низкой разрешающей способностью и точностью измерени . Невысока чувствитель ность определ етс собственно низкой маг ниточувствительностью таких элементов как магниторезисторы и датчик Холла. Низка разрешающа способность св зана со значительной величинойосновани градиентометров на основе магниторезисторов и датчиков Холла. Невысока точность измерени градиента обусловлена собственным разбросом параметров отдельных магниточувствительных элементов, который всегда имеет место, поскольку трудно подобрать элементы с совершенно одинаковыми магнитными и температурными характеристиками . Цель изобретени - повышение точности .. Цель достигаетс тем, что в датчике градиента магнитного пол , содержащем два магниточув гвительных элемещ-а, магниточувствительные элементы выполнены в одной полупроводниковой пластине в виде плайарных двухколлекторных магнитов транзисторов с общей базой, с двум базовыми электродами и общим эмиттером, при этом коллекторные переходы магнитотранзисторов расположены попарно симметрично относительно эмиттера, между эмиттером и соответствующим базовым электродом.This invention relates to magnetic measurements and can be used to measure induction as well as induction gradients of non-uniform magnetic fields. A magnetic field gradient sensor is known, which contains two measuring coils fixed at a certain distance from each other b3. The disadvantage of this sensor is the difficulty of manufacturing coils of sufficiently small diameter, as well as low resolution. The closest in technical essence to the present invention is a magnetic field gradient sensor, made in the form of two fixed, at a constant distance, semiconductor sensitive, G2D elements. However, the known sensor has an extremely low sensitivity, low resolution and measurement accuracy. A low sensitivity is determined by the actual low magnetosensitivity of such elements as magneto resistors and the Hall sensor. The low resolution is associated with a significant magnitude of the base gradiometers based on the magneto resistors and the Hall sensors. The low accuracy of the gradient measurement is due to the inherent variation in the parameters of individual magnetically sensitive elements, which is always the case, since it is difficult to choose elements with exactly the same magnetic and temperature characteristics. The purpose of the invention is to improve the accuracy. The purpose is achieved in that in the gradient sensor of a magnetic field containing two magnetically sensitive elements, the magnetically sensitive elements are made in one semiconductor plate in the form of common two-collector transistor magnets with a common base, with two base electrodes and a common emitter , while the collector transitions of the magnetotransistors are arranged in pairs symmetrically with respect to the emitter, between the emitter and the corresponding base electrode.

На чертеже схематично представлен датчик градиента магнитного пол , общий вид.The drawing schematically shows a magnetic field gradient sensor, a general view.

На поверхности полупроводниковой пластины 1, например. кремниевой и типа, по пленарной технологии изготовлзно п ть .областей противоположного типа проводимостей 2,3,4,5,6 и два омических контакта 7 и 8, которые вл ютс базовыми электродами.On the surface of the semiconductor wafer 1, for example. silicon and type, according to the plenary technology, fabricated five regions of opposite conductivity type 2,3,4,5,6 and two ohmic contacts 7 and 8, which are the basic electrodes.

Обща дл двух полученных магнитотранзисторов область 4 вл етс эмиттером .Common to the two obtained magnetotransistors, region 4 is an emitter.

Каждый магнитотранзистор имеет по два коллектора, соответственно области 2,3,4 и 5.Each magnetotransistor has two collectors, respectively, the regions 2,3,4 and 5.

Внешней схемой питани (не показа нб ) на электронно-дырочный переход-область 4, выполн ющую функцию эмиттера, подаетс пр мое смещение, а на электронно-дырочные переходы - области 2,3,4,5 и 6, выполн ющие функцию коллекторов обратное смещение. Омические контакты 7 и 8 служат базовыми электродами, на них подаютс одинаковые относительно области 4 эмиттера, ускор ющие 1 1жектированные носители.An external power supply circuit (not shown nb) to the electron-hole transition-region 4, which performs the function of the emitter, is fed forward bias, and to the electron-hole transitions - areas 2,3,4,5 and 6, which perform the function of the collectors bias. The ohmic contacts 7 and 8 serve as the base electrodes, they are supplied with the same emitter relative to the emitter region 4, which accelerates 1 1 inserted media.

Датчик градиента магнитного пол работает следующим образом. Sensor magnetic field gradient works as follows.

В пространственно-однородном магнитном поле, направленным перпендикул рно к поверхности пластины 1, инжектированные областю 4 эмиттера носители движутс к омическим контактам 7 и 8 и создают в измерительных цеп х областей 2,3, 4,5,6 ранные токи. При дифференциальном включении областей 3 и 5 и 2 и 6 этиIn a spatially homogeneous magnetic field perpendicular to the surface of the plate 1, the injected carriers of the emitter region 4 move to the ohmic contacts 7 and 8 and create wound currents in the measuring chains of the 2.3 regions. With the differential inclusion of areas 3 and 5 and 2 and 6, these

ТОКИ образуют нулевой сигнал. В неоднородном магнитном поле, имеющем пространственную неоднородность вдоль оси в измерительных цеп х дифференциально включенных областей 3-5 и 2-6 образуетс сигнал, пропорциональный значению градиента . Измен ориентацию пластины 1 по максимуму сигнала можно найти величину и направление грмдиента индукции магнитного пол .TOKI form a zero signal. In a non-uniform magnetic field, which has spatial non-uniformity along the axis, a signal proportional to the gradient value is formed in the measuring circuits of the differentially-connected regions 3-5 and 2-6. By changing the orientation of plate 1 according to the maximum of the signal, one can find the magnitude and direction of the magnetic induction of the magnetic field.

Положительный эффект состоит в повыщенйи чувствительности, разрещающей способности и точности измерени градиентов магнитных полей.The positive effect is to increase the sensitivity, resolution and accuracy of the measurement of the gradients of the magnetic fields.

Claims

Invention Formula

Magnetic field gradient sensor containing two magnetically sensitive elements, characterized in that, in order to increase accuracy, the magnetically sensitive elements are made in one semiconductor plate in the form of planar two-collector magnetotransistors with a common base, with two basic electrodes and a common emitter, while the collector transitions of the magnetotransistors are located Coupled symmetrically with respect to the emitter, between the emitter and the corresponding base electrode.

Sources of information taken into account in the examination

1, Chuchurina E, N. Devices up measuring of magnetic quantities. M., Energie,

1969, p. 27.

2. Afanasyev Yu. V., Studentsov N. V. and Click A. P. Magnetometric converters, devices, installations. M.,

° Energie, 1972, p. 226-227.

ei (x)