Расчет магнитоуправляемых полупроводниковых резисторов.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является ознакомление студентов с методикой расчетов магнитоуправляемых резисторов и потенциометров, их основными параметрами и характеристиками, конструктивными особенностями, а также ознакомлению с вопросами электромагнитного экранирования и областями применения.

Работа рассчитана на 2 аудиторных часа и предназначена для студентов дневного обучения по специальностям 0705 и может быть использована для выполнения курсового проекта по курсу ЭРЭ.

2. ВВЕДЕНИЕ И СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Управляемые полупроводниковые резисторы – это группа электронных элементов с регулируемым сопротивлением, по своему функциональному значению непосредственно примыкающая и классу переменных резисторов-массовых элементов современной электронной техники, предназначенных для регулирования напряжения и тока в электрических цепях или подстройки их сопротивления к заданному значению. Основным и принципиальным отличием управляемых резисторов от всех существующих переменных резисторов является отсутствие подвижного контакта. В этом смысле управляемые полупроводниковые резисторы называют иногда бесконтактными переменными резисторами, или бесконтактными потенциометрами.

Регулирование сопротивления этих элемента достигается воздействием на полупроводниковый резистивный элемент специального управляющего фактора (электромагнитного излучения, поля механических напряжений, магнитного или теплового поля и т.п.). К таким элементам относятся и магнитоуправляемые резисторы (МПР).

Действие таких резисторов основано на использовании магниторезистивного эффекта, который заключается в увеличении сопротивления полупроводникового магниторезистивного элемента при внесении его в магнитное поле. Таким образом (МПР) содержит две электрически изолированные цепи: управляемую электрическую цепь магниторезистивного элемента (МЭ) и управляющую цепь постоянного магнита. В управляющей цепи в качестве источника магнитного поля может использоваться постоянный магнит или электромагнит.

Создание промышленных образцов (МПР) стало возможным благодаря разработке (МЭ) на основе полупроводниковых материалов с высокой подвижностью носителей заряда (I_nSb,I_nAs).

Отсутствие подвижного электрического контакта и в связи с этим полное отсутствие износа (МЭ) обеспечивает практически неограниченный срок службы прибора, плавную регулировку сопротивления, отсутствие шумов регулирования. Соответствующим выбором конструкции (МЭ) или магнитные управляющие цепи можно выполнять резисторы с разнообразными функциональными характеристиками. К достоинствам резисторов относится электрическая развязка входных и выходных цепей.

Совокупность перечисленных свойств делает (МПР) чрезвычайно перспективными элементами в целом ряде областей применения:

- в регулировках громкости высококачественной радиоаппаратуры

- качество датчиков угла поворота

- в генераторах и т.д.

Целым рядом фирм (Siemens6) (ФРГ)DenkionKyoЯпония разработаны и освоены в производстве бесконтактные переменные резисторы с магнитным управлением. Данные резисторы освоены и нашей промышленностью. Малые размеры резисторов, простота формы и легкость изготовления позволяют использовать их при миниатюризации аппаратуры.

Развитие техники производства полупроводниковых материалов с высокой подвижностью носителей тока и заданной структурой ( как например, эвтектические сплавы I_nSb–NiSb) способствует созданию магниторезисторов с большим относительным изменением сопротивления в магнитном поле (R_b/R_o=15÷20), приR_o=10÷200 Ом иR_bдо 10 кОм. Второй путь повышения изменения сопротивления – это увеличение индукции в зазоре при неизменных габаритах. Это достигается за счет применения материалов с высокими магнитными характеристиками ( напримерcамарий – кобальтовые магниты). Итак, магниторезисторы, несмотря на имеющиеся недостатки, такие как сравнительно небольшой диапазон регулировки, невысокую Ррасс, худший по сравнению с обычными резисторами ТКС находят все большее применение в электро и радио технике.