6.2. Гальваномагниторекомбинационные преобразователи

Гальваномагниторекомбинационные преобразователи (ГМРП) основаны на изменении средней концентрации носителей заряда под действием магнитного поля, проявляющемся в проводниках, которые имеют поверхности с разной скоростью рекомбинации носителей зарядов [75]. ГМРП обычно представляет собой тонкую полупроводниковую пластинку (рис. 6.2), у которой одна из боковых поверхностей (1) грубо обработана (пескоструйка, грубая шлифовка), а другая (2) – отполирована. Вследствие этого у поверхности1 скорость рекомбинации носителей зарядов на 2–3 порядка больше, чем у поверхности2.

Если ГМРП находиться в магнитном поле так, что вектор магнитной индукции направлен перпендикулярно вектору плотности тока через ГМРП и параллельно плоскостям рекомбинации, то под действием силы Лоренца произойдет смещение носителей к одной из боковых поверхностей. Если направление магнитного поля таково, что заряды перемещаются к поверхности 1, то общая концентрация носителей зарядов уменьшается и соответственно возрастает сопротивление ГМРП. При обратном направлении вектора магнитной индукции изменяется направление силы Лоренца, что приведет к перемещению зарядов к поверхности2, у которой малая скорость рекомбинации, и к общему увеличению концентрации зарядов, т.е. к уменьшению сопротивления ГМРП.

Таким образом, в отличие от магниторезисторов, у которых изменение сопротивления не зависит от полярности магнитной индукции, у ГМРП изменение сопротивления зависит от направления вектора магнитной индукции. При неизменном направлении магнитной индукции изменения знака приращения сопротивления можно достигнуть изменением направления тока через ГМРП. Следовательно, в магнитном поле ГМРП имеет свойства, аналогичные свойствам диода. В табл. 6.1 приведены параметры некоторых типов ГМРП.

Таблица 6.1.

Параметры гальваномагниторекомбинационных преобразователей

Тип ГМРП	Rг, кОм	I1, мА	SВ, В/Тл	νΘ, К-1	Rн, кОм	Размеры, мм
						Длина	Ширина	Высота
ГМР–1	20	1,0	60	0,002	8	11	0,5	0,20
ГМР–2 ГМР–3	155	0,8	38 16		6 2	6 3		0,15
ГМР–4 ГМР–5	50 20	1,0	75 45		20 10	11 7	1,5

ГМРП обычно включается последовательно с сопротивлением нагрузки в цепь, питаемую от стабилизированного источника постоянного или переменного напряжения. При питании ГМРП переменным током (рис. 6.3,а) и воздействии постоянного магнитного поля происходит модуляция сопротивления ГМРПR_г, обусловливающая переход цепи в режим квадратичного детектирования, что приводит к появлению на зажимах ГМРП постоянной составляющей, пропорциональной значению магнитной индукции.

При питании ГМРП постоянным током и воздействии переменного магнитного поля (рис. 6.3,б) на зажимах ГМРП возникает переменная составляющая падения напряжения. На рис. 6.4 приведены зависимости выходного напряжения от магнитной индукции (а), тока (б) и температуры (в) для ГМРП типа ГМР–1.

Как видно из табл. 6.1 и рис. 6.4,а, чувствительность к магнитной индукции ГМРП

S_В=ΔU_вых/ΔВ(6.6)

на 2–3 порядка больше чувствительности преобразователей Холла.

Однако порог чувствительности ГМРП из-за сильной зависимости сопротивления ГМРП от температуры, влияния шумов и выпрямляющего действия контактов такого же порядка, как у преобразователей Холла. Частотный диапазон указанных типов ГМРП составляет 0–10¹⁴Гц. В переменных магнитных полях достигнут порог чувствительности ГМРП 5×10^-7Тл.

ГМРП применяется для измерений магнитной индукции переменных и постоянных магнитных полей, а также для бесконтактного измерения токов и малых перемещений.