SU1112316A1 - Устройство дл измерени концентрации носителей зар да в провод щих материалах - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕЕ1ИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛАХ, содержащее источник магнитного пол , перпендикул рного исследуемому образцу, источник п ЙМ(-й„ тока, выход которого соединён с клеммами дл  подключени  токовых выводов исследуемого образца, усилитель Холловского сигнала, вход которого соединен с клеммами дл  подключени  потенциальных выводов последнего, датчик напр женности магнитного пол , регистрирующий прибор, отличающеес   тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены дифференциальньи усилитель и функциональный преобразователь с показательной функцией преобразовани , а источник тока выполнен регулируемым, причем входы дифференциального усилител  подключены к выходам усилител  Холловского сигнала и датчика напр (Л женности маг}штного пол , а выход к входу регистрирующего прибора и через функциональный преобразователь j к управл ющему входу источника тока.

Description

со

а I11 Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  использовани  при исследовании химических и физических свойств веществ. Известно устройство дл  измерени  концентрации носителей зар да в полу проводниковых материалах, содержащее последовательно включенные СВЧ генератор , ферритовый вентиль, измерительную линию с турникетньпу сочлением , соленоид и селективный усилитель СП. Недостаток устройства св зан со з чительной конструктивной сложностью V из-за применени  в нем измерительног тракта СВЧ. Наиболее близким к предла гаемому  вл етс  устройство дл  измерени  концентрации носителей зар да в провод щих материалах, содержащее источ ник магнитного пол , перпендикул рного , исследуемому образцу, источник тока, выход которого соединен с клем мами дл  подключени  токовых выводов исследуемого образца j усилитель Холловского сигнала, вход которого соед нен с клеммами дл  подключени  потен циальных выводов последнего, датчики напр женности магнитного пол  и тока через исследуемый образец, выходы ко торого подключены к входам блока умножени , синхронный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом усилител  Холловского сигнала а управл ющий вход через фазосдвигающий блок - с выходом блока умножени , регистрирующие приборы в виде вольтметра ЭДС Холла и двухкоординатного самописца, входы которого подключены к выходам синхронного детектора и термопары С2. Известное устройство, обеспечивающее регистрацию ЭДС Холла, а также вычисление и запись посто нной Холла при температурных исследовани х, дает возможность определ ть искомую концентрацию носителей зар да в образце лишь путем дополнительных трудоемких аналитических расчетов. Это отрицательно сказываетс  на достоверности полученных результатов. Кроме того, при использовании известного устройства имеют место погрешности измерени , обусловленные ограниченным динамическим диапазоном вольтметра ЭДС Холла. Цель изобретени  - повьщгение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  концентрации носителей зар да в провод щих материалах, содержащее источник магнитного пол , перпендикул рного исследуемому образцу, источник тока, выход которого соединен с клеммами дл  подключени  токовых выводов исследуемого образца, усилитель Холловского сигнала, вход которого соединен с клеммами дл  подключени  потенциальных выводов последнего , датчик напр женности магнитного пол , регистрирующий прибор, введены дифференциальный усилитель и функциональный преобразователь с показательной функцией преобразовани , а источник тока выполнен регулируемым , причем входы дифференциального усилител  подключены к выходам усилител  Холловского сигнала и датчика напр женности магнитного пол , а выход - к входу регистрирующего прибора и через функциональный преобразователь к управл ющему входу источника тока. На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого устройства дл  измерени  концентрации носите ,лёй зар да в провод щих материалах. Устройство содержит источник магнитного пол  (не показан), перпендикул рного исследуемому образцу 1, источник 2 тока, усилитель 3 Холловского сигнала, датчик 4 напр женности И магнитного пол , регистрирующий прибор 5, дифференциальный усилитель 6 и функциональный преобразователь 7 с показательной функцией преобразовани  вида у , Выход источника 2 тока соединен с клеммами дл  подключени  токовых выводов исследуемого образца 1, вход усилител  3 Холловского сигнала соединен с клеммами дл  подключени  потенциальных выводов последнего, входы дифференциального усилител  6 подключены к выходам усилител  3 Холловского сигнала и датчика 4 напр женности Н магнитного пол , а выход - к входу регистрирующего прибора 5 и через функциональный преобразователь 7 к управл ющему входу источника 2 тока. Устройство работает следующим образом . При протекании через образец 1, наход щийс  в магнитном поле, тока от источника 2, на его потенциальных 311 выводах образуетс  ЭДС V Холла, обратно пропорциональна  концентрации N носителей зар да. Эта ЭДС усиливаетс  усилителем 3, на выходе которого формируетс  напр жение Uj, поступающее на один из входов дифференциального усилител  6. На друго вход дифференциального усилител  6 подаетс  напр жение U, с выхода датчика 4 напр женности И магнитного no л . Если напр жение {j меньше напр жени  Uu то выходной сигнал дифференциального усилител  6 в конечно счете увеличивает ток на выходе источника 2 до тех пор, пока Uj не сравн етс  с U;. Если же напр жение Uj больше напр жени  Ц, то ток на выходе источника 2, наборот, уменьшаетс  до наступлени  равенства Uj и Ц. Введение в устройство функционального преобразовател  7 не измен ет динамики процессов. Можно показать , что при выбранной схеме построени  устройства сигнал U на выходе дифференциального усилител  6 и на входе регистрирующего прибора 5 определ етс  как u.-JftjN- fi t) где оГ- толщина образца 1 л направлении магнитного пол ; С - зар д электрона; f - холл-фактор; 2,ц коэффициенты передачи соответственно блоков 2, 3, А; ft - параметр показательной функции преобразовани  преобразовател  7. Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от известных позвол ет определ ть искомую концентрацшр без дополнительных аналитических расчетов, что исключает возможные ошибки и предопредел ет высокую точность измерени . Логарифмическа  форма представлени  информации, реализуема  с помощью функционального преобразовател  7, обеспечивает расши1 2нный динамический диапазон измерени  устройства, а также способствует повьшенИю точности. Поскольку ЭДС и Холла и напр жение (J- на выходе умножител  3  вл ютс  также, как и напр жение U, на выходе датчика 4, пр мо пропорциональными напр женности Н магнитного пол , предлагаемое устройство в целом оказываетс  нечувствительным к ее изменению. При необходимости в предлагаемом устройстве может быть использован регистрирующий прибор с линейной шкалой отсчета. В этом случае его следует подключать к выходу функционального преобразовател .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛАХ, содержащее источник магнитного поля, перпендикулярного исследуемому образцу, источник тока, выход которого соединен с клеммами для подключения токовых выводов исследуемого образца, усилитель Холловского сигнала, вход которого соединен с клеммами для подключения потенциальных выводов последнего, датчик напряженности магнитного поля, регистрирующий прибор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дифференциальный усилитель и функциональный преобразователь с показательной функцией преобразования, а источник тока выпблнен регулируемым, причем входы дифференциального усилите-.

   « Ci ля подключены к выходам усилителя $ Холловского сигнала и датчика напряженности магнитного поля, а выход к входу регистрирующего прибора и · через функциональный преобразователь к управляющему входу источника тока.

   SU ,.,.1112316 >

   2316