6.4. Магнитодиодный эффект

Магнитное поле меняет сопротивление р/п перехода, когда приложено прямое напряжение и он работает в пропускном режиме (магнитодиодныйэффект).

Преимуществом магнитодиодов является их высокая чувствительность по магнитному полю:

S_B==I~(15-60) В/Тл приI=I_ном=3мА (6.4.1)

и большое быстродействие.

К недостаткам относятся чувствительность к температуре, нелинейность функции преобразования, разброс характеристик, обусловленный технологией изготовления.

6.5. Гальваномагниторекомбинационные преобразователи

В гальваномагниторекомбинационных преобразователях (ГМРП) используется зависимость средней концентрации свободных носителей электрического заряда от магнитного поля. Эта зависимость наблюдается в тех проводниках, у которых имеются поверхности с разной скоростьюрекомбинациисвободных носителей электрического заряда. Рекомбинация представляет собой взаимодействие электрона зоны проводимости с дыркой валентной зоны, в результате которого исчезают оба носителя электрического заряда, см. Рис. 43.

ε_ср=E_д-E_V

Рис. 43. Рекомбинация электрона зоны проводимости с дыркой валентной зоны.

Процесс перехода электрона из зоны проводимости в валентную зону сопровождается выделением тепла или излучением кванта света. Рекомбинация электронов и дырок при которой происходит испускание фотонов используется в полупроводниковых лазерах.

Скорость рекомбинации электрона и дырки вблизи поверхности зависит от качества обработки поверхностии растёт на 2-3 порядка вблизи грубо обработанной поверхности по сравнению со скоростью рекомбинации вблизи отполированной поверхности. Чувствительный элемент ГМРП представляет собой пластинку полупроводника, у которой одна из боковых (относительно тока) граней грубо обработана, а противоположная грань отшлифована, (см. Рис. 44). Если магнитное полеобеспечивает смещение электронов и дырок к боковой грани 1 (грубая обработка), то средняя концентрация носителей тока уменьшится, а сопротивление возрастёт.

Рис. 44. Чувствительный элемент гальваномагниторекомбинационного преобразователя.

Если при фиксированном направлении магнитного поля поменять направление тока на противоположное, то концентрация носителей тока возрастёт, а сопротивление уменьшится.

Чувствительность ГМРП по магнитной индукции имеет величину:

S_B=~(16-75)В/Тл, (6.5.1)

что на 2-3 порядка выше соответствующей чувствительности датчиков Холла. Однако вследствие влияния температуры, шумов и контактной разности потенциалов порог чувствительности примерно такой же, как у датчиков Холла.

ГМРП характеризуется очень высокой граничной частотой - порядка 10¹⁴Гц, причём для переменных магнитных полейпорог чувствительности(такое изменение входной величины, которое вызывает наименьшее изменение выходного сигнала, различимое при нормальном для данного прибора способе отсчёта) составляет величину ~5*10^-7Тл.

ГМРП применяются для:

1. измерения постоянной и переменной во времени магнитной индукции;

2. бесконтактного измерения тока;

3. измерения малых перемещений объёма в неоднородноммагнитном поле.

7. Датчики температуры

7.1. Физический смысл абсолютной температуры

Простейшее определение температуры связывает её со степенью нагретоститела. В молекулярно-кинетической теории температура – это мераинтенсивности теплового движения(поступательного, вращательного и колебательного) молекул газа. В теории идеального газа абсолютная температура определяет среднюю кинетическую энергию поступательного движения частиц

<Е_кин>=<>=kT, (7.1.1)

где k=1,38*10^-23 Дж/К – постоянная Больцмана,m– масса частицы. В статистической теории температура определяетвероятностьнахождения системы в состоянии с энергией Е

P=ce, (7.1.2)

где снормировочная постоянная.