12.3. СЧИТЫВАНИЕ МАГНИТНЫХ ЗАПИСЕЙ

Датчики Холла давно используются для считывания магнитных записей. Конструкция такого устройства представляет кольцевой магнитопровод, в зазоре ко-

торого располагается датчик Холла. Протягиваемая около зазора магнитная лента с записанной на ней информацией изменяет магнитный поток через зазор, что приводит к появлению соответствующего сигнала на боковых электродах датчика Холла. Простая замена в магнитной головке датчика Холла на магнитотранзистор приводит к резкому увеличению выходного сигнала. Однако магнитотранзисторы позволяют принципиально изменить конструкцию считывающего устройства.

Высокая чувствительность магнитотранзисторов обеспечивает применение их для считывания магнитной записи без использования магнитопровода. Пример такой конструкции показан на рнс. 12.1. Магнитная лента протягивается вдоль поверхности ДМТ (см. рнс. 7.8). Изменение вертикальной составляющей индукции магнитного ноля лент1)1 приводит к появлению сигнала между коллекторами. Кроме уменьшения габаритных размеров устройства, отсутствие магнитопровода позволяет !иачительно увеличить быстродействие. Как видно из ,рнс. 12.1, разрешающая способность устройства онреде-.1яется расстоянием между коллекторами. Современная микроэлектроника позволяет изготовлять ДМТ с расстоянием между коллекторами 3...5 мкм.

Ilic. 12.1. Расположение ту.чколлекториого магнито-П^аизистора при считывании описи с магнитной ленты

Магнитнгуя

12.4. БЕСКОНТАКТНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

Принцип действия бесконтактного магнитного переключателя заключается в том, что при приближении или удалении постоянного магнита относительно магнито-чувствительного элемента в последнем изменяется ток. Наиболее простым магниточувствительным элементом является биполярный магнитотранзистор в двухполюсном включении (схема с отключенной базой, рнс. 6.1,в). Структура магнитного переключателя показана на

Напряженность магнитного поля Земли в зависимости от широты места составляет 25...50 А/м, а создаваемая им магнитная индукция равна (0,3...0,6) Ю Т. Если использовать для измерения двухколлекторный магнитотранзистор (ДМТ) с концентратарами поля, усиливающими в 100 раз, то выходной сигнал составит около 0,2 В. Поскольку выходное напряжение изменяется в пределах 90° (рис. 7.13), то угловая чувствительность составит 0,2 мВ/град.

Зависимость выходного напряжения ДМТ от угла между перпендикуляром к его поверхности и направлением магнитного ноля приведена на рис. 7.13. Как следует из этой зависимости, каждому значению напряжения соответствуют два значения угла. Чтобы различить их, используют второй ДМТ, плоскость которого перпендикулярна плоскости первого. Зависимость выходного напряжения от угла для ДМТ2 будет сдвинута на 90° относительно угла на рис. 7.13. Пусть, например, ДМТ1 выдает сигнал положительной полярности. Тогда еслн выходное 1ганряжение ДМТ2 отрицательно, то искомый угол находится в пределах 0...90°, если же оио ноложнтел1Н1о, то угол находится в пределах 90... ...180°. Подоб}1ым образо.м определяются углы в пределах 180..360°.

Двухколлекторный магнитотранзистор может использоваться и в качестве элемента, управляющего кур-со.м движущегося устройства. Установив ось ДМТ (линия, соединяющая базы) в заданном направлении движения, изменением напрузочных резисторов устанавливается нуль напряжения между коллекторами. Прн отклонении оси от заданного направления в одну сторону между коллекторами появляется напряжение одной полярности, а в другую - противоположной. Это напряжение может непосредственно управлять рулями и автоматически выдерживать заданное направление движения устройства.

рис. 12.2. В клавишу кнопки вставляется постоянны) магнит из легкого ферросплава. При нажатии кнопки] магнит приближается к магнитотранзистору, ток которого в зависимости от направления магнитного поля может либо уменьшаться, либо увеличиваться. Из-за отсутствия смыкающихся металлических контактов такой переключатель более надежен, создает меньше помех

Рис. 12.2. Структура магнитного переключателя:

МП - магннтопровод; МД - магнитодатчик

(отсутствие искрения), взрывобезопасен и т. д. Перемещающейся частью переключателя может быть и сам магнитотранзистор, встроенный в кнопку. В этом случае для многих кнопок достаточно одного расположенного под ними неподвижного магнита.

Если, наоборот, магнитотранзистор поместить в зазор магнита, а магнитонроводящнй объект сделать не-ремен1ающимся, то такой прибор будет реагировать на передвижение обт^екта вблизи магнита. Его можно использовать в качестве датчика перемещения или датчика магнитопроводяшего объекта.

БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГ.ТЕЛИ

Применение нолупроводников11Г\ магинтных переключателей в электротехнике позволяет принципиально изменить конструкцию электродвигателей постоянного тока, практически не менявшуюся со времени их создания. На рис. 12.3 показан пример такой конструкции. Каждая обмотка статора соединена с сетью через магнито-тиристор. Ротор двигателя представляет собой постоянный магнит. Магнитотиристоры расположены так, что включаются лишь при приближении к ним полюса uV ротора. В указанном на рисунке положении ротора включен тиристор Т1 и через обмотку 01 протекает tokj в результате чего ротор вращается в сторону этой ка- тушки. При удалении полюса N ротора от тиристора Г/ он выключается, а включается тиристор Т2 и обмотка 02 и т. д. В маломощных двигателях магнитотиристо 1ры способны непосредственно управлять токами череЗ|

обмотки статора. В мощных двигателях магнитотиристоры могут включать мощные тиристоры, которые и коммутируют ток. при питании от сети переменного тока магнитотиристоры одновременно используются и для выпрямления тока.

Рис. 12.3. Принципиальная схема бесколлектарного электродвигателя с магнито-датчнками

В качестве коммутирующих ток магнитоприборов могут использоваться магнитодиоды и магнитотранзисторы, но падение напряжения на магнитотиристорах во включенном состоянии меньше. Замена коллектора с прижимными щетками магнитотиристорами позволяет ие только увеличить надежность электродвигателей, IU) и значительно улучшить их технические характеристики.

список ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шалимова К. В. Физика полупроводников. - М.; Энергия, 1976.

2. Боич-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников.-М.: Наука, 1977.

3. Вайсе Г. Физика гальваномагнитиых полупроводниковых приборов и их применение. - М.: Энергия, 1974.

4. Стафеев В. И., Каракушаи Э. И. Магннтодиоды. - М.: Наука, 1975.

5. Викулии И. М., Стафеев В. И. Полупроводниковые датчики.- М.: Сов. радио, 1975.

6. Викулии И. М. Магнитотранзисторы. -iV\.: ЦНИИ Электроника, 1978.

7. Викулии И. М., Стафеев В. И. Физика полупроводниковых приборов.-М.: Сов. радио, 1980.

8. Волков А. Ф., Заварицкий Н. В., Надь Ф. Я. Электронные устройства на основе слабосвязанных полупроводников. - М.: Сов. радио, 1978.

9. Алфеев В. Н. Полупроводники, сверхпроводники и параэлектрн-ки в криоэлектронике. - М.: Сов. радио, 1979.

10. Тихонов В. И., Постных О. Д., Тихонов Э. А. Исследование характеристик тонкослойных монокристаллнческих датчиков .Холла. -ПСУ, 1972, х 7, с. 18.

11. Бабаев Р. М., Тихонов В. И., Макидонская К- Б. Высокотемпературные датчики -Холла на основе арсенида галлия. - ПСУ, 1972. х- 7, с. 19.

12. Хомерики О. К. Гальваиомагнншые датчики в приборостроении. - ПСУ. 1972, .\2 7, с. 13.

1.3. Коэн. Миниатюрные полупроводниковые магнитные датчики .Холла.- Электроника, 1979, х'.> 2, с. 18.

14. Aklmichi Н., Shikei Т., Isaniu К. Epitaxial Ga.\s Hall generators for high temperature applications. - ,Iap. .1. .ppl, Phys., 1976, v. 15, Suppl., xi I, p. 261.

15. Ignatowicz S. A., Dajana A., Goliger Z., Mikulko A., Piotrow-ska A. CdHgi-jrTe thin film galvanomagnetic devices. - Thin Solid Films, 1976, v. 36, Л 2, p, 399,

Hi Король Л. Н., Вершинин В. С, Бовина Л. Д., Стафеев В. И. Исследование ма:нитореисторов на основе кадмн!] - рт\ть - теллур в области температуры 4,2-ЗОО'К. - ФТП. 1978, 12 \ 3, с. 1978.

17. Портной Г. Я. Пленочные арсенид-галлиевые датчики Холла.- ПСУ, 1978, .Хо 8, с. 35.

18. Каракушан Э. И., Стафеев В. И. Магпитодиоды. - ФТТ, 1961,. т. 3, № 3, с. 677.

19. Проспект магнитодиодов фирмы Сони , Япония,

20. Егиазаряи Г. Д., Саркисян А. С. Датчик магнитного поля. - ПСУ, 1980, Ло 9, с. 28.

.3:5

Каряпатиицкий И. А. и др. Влияние иейтроииого облучения на свойства кремниевых магнитодиодов. - ФТП, 1979, т. 13, № 6,

Стафеев В. И., Внкулнн И. М. S-диоды. - Полупроводинковые приборы и нх применение/Под ред Я. А. Федотова. - М.: Сов. радио, 1974, вып. 28, с. 23.

Никулин И. М., Запорожченко Ю. Д., Викулина Л. Ф., Глаубер-

ман М. Л. Германиевый двухполюсник с ВАХ 5-тнпа. - ФТП 1973, т. 7, № 12, с. 2363.

Стафеев В. И. Новые принципы действия полупроводниковых приборов: Каид. дне, ЛФТИ им. А. Ф. Иоффе АН СССР, 1958. Каракушии Э. И., Коварский В. Я., Комаровских К. Ф., Кру-жаиов Ю. В., Стафеев В. И. S-магнитодиоды из кремния, легированного никелем. -ФТП, 1970, т. 4, Л 3, с. 628. Азимов С. Д., Юнусов М. С, Умаров Б. В. Магннтодиоды из кремния, компенсированного иридием. - ФТП, 1978, т 12. Л 6 с. 1187.

Каракушан Э. И., Пономарев Я. Г., Стафеев В. И. Зависимость ВАХ кремниевых планарных магнитодиодов от магнитного ноля при низких температурах.- ФТП, 1979, т. 13, № 2, с. 296, Гамолии Е. И., Каракушаи Э. И., Мурыгии В. И. и др. Магни-тодиодный эффект в р-л-структурах из арсенида галлия.- ФТП, 1969, т. 3, .Vj 12, с. 1745.

Бродовой В. Д., Пека Г. П., Черюканов С. Д., Смоляр Д. Н.

Высокочувствительные магннтодиоды из арсенида галлия. -

Деп. в ЦНИИ Электроника, 10.5,80 г„ .К? Р.\-2966,

Иванов Ю. Л., Рывкин С. М. Возникновение колебаний тока в

образцах 1ермаиия, номеп1еииых в электрическое и продольное

магнитное иоле. - ЖТФ, 1958, т. 28, № 4, с. 774,

Glicksman М. Instabilities of а cylindrical electron-hole plasma

in a magnetic field, - Phvs. Rev 1961, v, 124, № 6, p. 1665.

Hurwitz C. E., McWhorter A. L. Crowing helical density waves

in semiconductor plasmas. - Phys. Rev 1964 v 134, .4 4a

p, 10.33.

Викулин И. М., Люзе Л. Л., Преснов В. Д. Приборы на основе винтовой нестабильности в германии. -В кн.: Полупроводниковые приборы и нх применение / Под ред. Я. А. Федотова.- Сов. радио, 1969, вып. 22, с. 42.- (Частота винтовой нестабильности в осциллисторах. - ФТП, 1968, т. 2, хя 8, с. 1138. К вопросу о характере винтовой неустойчивости в осциллисторах.- ФТП, 1968, т. 2. № 8, с. 1281).

Успенский Б. Д., Викулии И. М. Влияние малого поперечного возмущения иа спиральную неустойчивость в осцилляторе. - ФТП, 1968. т. 2, Хо 10, с. 1436.

Викулин И. М., Люзе Л. Л., Преснов В. Д. Возникновение колебаний тока в осциллисторах. -ФТП, 1967, т. 1, хч 10, с. 1462. Влияние геометрических размеров на характеристики осцилли-сторов. -ФТП, 1969, т. 3, № 4, с. 491.

Каракушаи Э. И., Стафеев В. И., Штагер А. П. Двухбазовый магнитодиод. - Радиотехника и электроника, 1964, т. 9, № 6, с. 1034.

Каракушаи Э. И., Маикулов А. Р., Самсонов Е. С, Стафеев В. И. Кремниевые двухбазовые магиитодиоды. - ФТП, 1978, т. 12. № 1, с. 63.

26. 27. 28. 29. :Ю.