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. ГМРП обычно представляет собой тонкую полупроводниковую пластинку (рис. 14.3), у которой одна из боковых поверхностей (1) грубо обработана (пескоструйка, грубая шлифовка), а другая (2) - отполирована. Вследствие этого у поверхности / скорость рекомбинации носителей зарядов на 2-3 порядка больше, чем у поверхности 2.

Рис. 14.3

Если ГМРП находится 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 зарядов 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 поверхности 2, 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.

Рис. 14.4

ГМРП обычно включается последовательно с сопротивлением нагрузки в цепь, питаемую от стабилизированного источника постоянного или переменного напряжения. При питании ГМРП переменным током (рис. 14.4, а) и воздействии постоянного магнитного поля происходит модуляция сопротивления ГМРП R, 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. 14.4, б) на зажимах ГМРП возникает переменная составляющая падения напряжения. На рис. 14.5 приведены зависимости выходного напряжения от магнитной индукции (а), тока (б) и температуры (е) для ГМРП типа ГМР-1.

Рис. 14.5

Чувствительность к магнитной индукции ГМРП S_B = ∆U_вых /∆В 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 0-10¹⁴ Гц. В переменных магнитных полях достигнут порог чувствительности ГМРП 5*10^-7 Тл. ГМРП применяются для измерений магнитной индукции переменных и постоянных магнитных полей, бесконтактного измерения токов, малых перемещений и других величин.