Способ измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ввдомство РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГ О ПОЛЯпсоб измерения магншного поля магниторезисттгвньш датчиком, заключающийся в том, что датчик охлажйцатог до температуры т-шэкеЮК, измеряют относительные изменения сопротивления датчика, по сумме которых определяют величтпту магнитного поля,отличающийся тем, что используют плоский датчик с соотношением размеровгде Ъ - Цщрина датчика, 1 - длина датчика,с 1 а тошцтпта датчика, а измерения относительных изменений сом противления датчика проводят при двух ориентациях магнитного поля в направлении,перпендикулярном и параллельном плоскости датчика.Настоящее изобретение относится к обла сти магнитных измерений и может исполь Ц зоваться в магнитокриоэлектронике иО радиопромьшшеннссти при изготовлении магнитомегров.поля Магниторезттстивньш датчиком при ра Ч бочих теьшсратурач ниже ШК, в котором дат 1-1 чик охлаждают до температуры ниже 1 ОКи поочередно запптътвают напряжением сменьшим значением на 30-9 О меньше и сщ большим значением на 10 ы 50 больше на пряжения примесного пробоя материала(71) Заявитель Белорусский Государственнъпй университет (ВТ)(72) Авторы Мамаду Сануси Камара, Лукашсвич М.Г Мацукевич В.Г. Подоксик Э.Е. (ВУ)(73) Патентообладатель Белорусский Госу дарственный университет (ВТ)ДЗТЧИКН, а ВВЛИЧИНУ МаП-ППНОГО ПОЛЯ опредеПШОТ ПО СУММЕ ОТНОСИТСЛЬНОГО ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЭТЧШСН В МЗПШТНОМ ПОЛЕ ПрНМВНЪШЭМ И бОЛЪШСМ ЗНЗЧВНИЯХ НЕЪПРЯЭКСННЯ ЗНТШТКЕ.Недостатком известною способа является то, что он не обеспечивает высокой электрической и тепловой стабильности измерений. Низкая электрическая стабильность обусловлена тем, что на матниторезисттшньтй датчик подается напряжение большее напряжения примесного пробоя, приводящее к нерэг Еномерному распределению тока (шну з ВУ 1409 С 1 4рованшо тока) по датчшу при неравновесном фазовом переходе, обусловленном генерационно-рекомбинационными процессами. Кроме того, птнурование тока приводит к неравномерному вьщеленшо тепла в датчике и, следовательно, к температурной нестабильНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ВВПШШНЗЯ МаГНИП-КПГО ПОЕЪЯ.Задачей Предлагаемого способа является увеличение электрической и температурной стабильности измерений величины магниТНОТО ПОЛЯ МЕГНЗИТОРЗИСТИВНЬШ ДНТЧИКОМ при рабочих температурах ниже 10 К.Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе ветчина магнитного поля определяется по сумме относительных изменений сопротивления ПЛОСКОГО датчтиша МЗГНИТНЬТМ ПОЛСМ, ИЗМЕреннъгм при параллельной и перпендикулярНОЙ ориентациях МЗГНИТНОГО ПОЛЯ относительно датчика, имеющего тшитрину не менее длины, а тошпину не более 0,1 длштьт,причем, матниторезистттвньш даттшк запитьваегся электрическим полем, меньцшм поля ПРОбОЯ, ЧТО ИСКЛЮЧЗСТ ВОЗМОЗКНОСТЬ ВОЗНИкновения генераЦионно-рекомбинатшонной неустойчивости и перегрева датсшка.Физической основой предлагаемого способа Измерения матнитното поля является НВЗНВИСИМОСТЪ ОТРНЦЗТВЛЬНОГО И ЗЗВИСИМОСТЬ полошпельного магниторезистивното эффекта от геометрических размеров датчика, в частности от отношения длины датчика к его размеру в направлении, перпендикулярном электрическому и магтштттому полям.Для плоского датчика с дштной 1, тштриной Ь и толщиной а отношение длшты к его размеру в направлении, перпендикулярном ЭЛСКТРИЧВСКОМУ И МШНИТНОМУ ПОЛЯМ В завиСИМОШИ СТГ УГЛЭ. МЕЖДУ НЗПРЭВЛВНИБМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ПЛОСКОСТЬЮ ДЗТЧИКЗ В случае поворота датчика вокруг электрического поля, направленного вдоль ддптны, дается соОТНОШВНИСМ 10300559 653119)Ь-с Ест поле параллельно плоскости дат-ища(ч 0 то та, пендикулярно плоскости датчика (ср 90) тоа ЕСЛИ МШНИП-ХОВ ПОЛС пер 1 ц-Б. Так как измеряемое при низких тет/Ше ратурах матнитосопротивление представляет собой сутаму двух компонент пояснительнойто при ср 0 и температурах ниже 10 К магни торезистивньт эффект будет отрицатедтьньш АН АКНОЙ КОМПОНЕНТЫ геометрического МЭГНИТОСОпротивления вследствие большой величины) из-за малости полонситель 1 Е 210. Если мапштное поле перпендикуля рно плоскости дагппча (р 90), то измеряемоетивления, измеряемой при малых и 1.Выбор ширины датчика не менее его длины обусловлен тем, что при (р 0 отношение длины датчика к его цшрине должно бьпь мало для обеспечения преобладания положительной компоненты геометрического магнитосопротивления, а выбор толщины не более 0,1 длштьт обусловлен тем, что при срО отношение длины к тошштне долишо быть не менее 10 для уменьшения половсительной компоненты геометрического магнитосопротивления.В предлагаемом способе отрицательное магшттосопротивление, измеряемое при параллельной ориентации плоскости датчика относительно направления магнитного поля суммируется с положшельньш магнитосоПреп/тлением, измеренным при перпендикулярной ориентации плоскости датчика относительно направления магнитного поля,а величина маптитного поля определяется по традуировочному графику зависимости суммы изменений сопротивления датчика от велиьшны напряженности магнитного поля.Притиером практической реализации сдособа может слуэшиггь измерение магнитного поля сверхпроводящего соленоида при 4,2 К плоским датчиком из п-арсенида галлия. у которою длина и ширина равны 4 мм. а тошцина - 30 мкм. На фиг. показан графшс представлявших собой сумму полошпезгьного и отрицательного Магх-Гитосопротивлений при перпендикулярной и параллельной ориентации матнитного поля к плоскости датчтша.Государственное патентное ведомство Республитот Беларусь.