DE1490498A1

DE1490498A1 - Magnetisch gesteuerte Heissleiter

Info

Publication number: DE1490498A1
Application number: DE19631490498
Authority: DE
Inventors: Weiss Dr Dipl-Phys Herbert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-12-14
Filing date: 1963-12-14
Publication date: 1969-07-10
Also published as: BE655166A; NL144420B; DE1490498C3; NL6412480A; FR1414433A; DE1490498B2; AT245114B; US3281749A

Description

Magnetisch aesteuerte Heißleiter Unter der Bezeichnung "Heißleiter" sind temperaturabhängige Widerstände bekannt, die bei tiefer Temperatur hochohmiger sind als bei hoher Temperatur. Die Widerstands-Temperatur-Charakteristik solcher Heißleitervorrichtungen liegt aber feat, d.h. sie kann nur auf mechanische Weise, wie z.B. Unlöten oder Umstöpaelnv geändert werden. Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, einen Heißleiter zu schaffen, dessen Widerstand bei vorgegebener Temperatur auf einfache Weise einstellbar ist.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Heißleiter aus einem Halbleitermaterial mit ausgeprägter Magnetfeldabhängigkeit des Widerstandes und Mittel zur Einstellung des Widerstandes bei g.egebbner Temperatur durch ein Magnetfeld. Es sind Halbleiterwidergtände bekannt, die.magnetisch, d.h. kontaktlos, steuerbar sind'. Für einen solchen Widerstand gilt Im Magnetfeld der magnetischen Induktion B in der Regel die folgende Beziehung: )an ist-darin die Elektronenbeweglichkeit. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes R B wird also durch die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes R 0 (bei fehlendem Magnetfeld') und durch die Temperaturabhängigkeit der Funktion f(ju n B) bzw. der El#-ktronenbeweglichkeit g n bestimmt. Bei Halbleiterwiderständen ist also im allgemeinen die Temperaturabhängigkeit von R B auch eine Funktion von f(,v n B).
Das als Heißleiter wirkende Halbleiterbauelem"ent k#ann durch geeignete Dotierung eine solche Leitfähigkeit erhalten, daß die relative Änderung des Widerstandes im Magnetfeld praktisch unabhängig von der Temperatur wird. - Als Heißleitermaterial finden A Iii B V-Verbindungen Anwendung, insbesondere Indiumantimolnid (InSb) oder Indiumarsenid (InAs). Ein geeigneter-Dotierungsstoff ist insbesondere Zink.' Bei vorgegebener Temperatur läßt sich also ohne Umlöten oder ähnliches der Widerstand eines derartigen magnetisch steuerbaren Heißleiters auf einen gewünschten*Wert einstellen, wobei die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes für jeden Wert der magnetischen Induktion B denselben Betrag besitzt. Man kann demnach durch Einbringen des Heißleiters in ein Magnetfeld durch dieses den Widerstand des Heißleiters variieren, ohne daß seine Temperaiurabhängigkeit M.erk-lich geändert wird. In einem Ausführungsbeispiel hatte ein mit Zink dotierter InSb-Heißleiter eine Leitfähigkeit von ei-ml00 (nem)-1. Ergebnisse von Messungen, die mit verschiedenen Temperaturen und Magnetfeldern an einer solchen Probe durchgeführt wurdeng zeigen schematisch zwei Piguren.
In Fig. 1 ist der Widerstand R (in-'1) eines in einem Versuch verwendeten magnetfeldabhängigen Heißleiter in der Ordinate als Funktion der in der Abszisee abgetragenen Temperatur T.gezeichnet. Zur Messung der Kurven 1 bis 6*war der Heißleiter Magnetfeldern von 0 bis 10 Kilogauß (kG) ausgesetzt. Die den Kurven entsprechenden Magnetfeldbeträge sind in d.er Figur angegeben..- Erfindungsgemäß soll der Heißleiter die Bedingung erfüllen, daß die relative Änderung Aeines Widerstandes im Magnetfeld praktisch unabhängig von der Temperatur ist. Bezeichnet man also den Widerst - and bei T = 20 0 C mit R 2, und den bei T = 50 0 C mit R so muß R ()/R für alle sechs Kurven praktisch gleich sein. 50# 5 20 Tatsächlich ergibt sich aus Fig. 1 für Magnetfelder von B 10, 8, 69 4, 2 und 0 kG der Reihe nach R 50/R20 # 09389 09349 09329 0939 093 und 0,33.
Die Fig. 2 zeigt Meßergebnisse, die mit verschiedenen Temperaturen an einem Ausführungsbeispiel des erfindung sgemäßen Heißleiters ermittelt wurden. Der in der Ordinate abgetragene r elative spezifische Wide'ratand ist als Funktion den auf den Heißleiter einwirkenden MagnetfeldsB (in kG) gezeichnet. Im Magnetfeld B ist 1 9 der Überschuß des spezifischen Widerstands über dem ohne Magnetfeld gemessenen spezifischen Widerstand Qo. Die Kurve 7 wurde bei der Temperatur T = 1592 0 C, die Kurve 8 bei T = 2590 0 C, die Kurve 9 bei T = 37,5 0 C und die Kurve 10 bei T = 5690 0 C aufgenommen. Alle vier Kurven 'liegen so eng zusammen, daß die relative Änderung des Heißleiterwiderstandes als Funktion des Magnetfeldes für praktisch vorkommende Temperaturen bzw. Temperaturvariationen unabhängig von diesen ist. - Bei dem den angegebenen Meßergebnissen zugrunde liegenden Augführungsbeispiel eines als Heißleiter betriebenen Halbleiterwiderstandes beträgt die Temperaturabhängigkeit zwischen 0 und 10 000 Gauß etwa 2 % pro Grad.
Der Magnet, durch dessen Feld der erfindungsgemäße Heißleiter-Widerstand gesteuert wird, kann ein Dauermagnet sein, in dessen Luftspalt der Heißleiter mehr oder weniger weit hineingebracht wird. Auch in das (variable) Feld eines Elektromagneten, z.B. in dessen Luftspalt, kann der Heißleiter eingesetzt werden; man ist so in der Lage - wie auch mit Permanentmagneten - z.B. eine Regelaufgabe zu lösen.
Zur Erhöhung der Magnetfeldabhängigkeit des Heißleiter-Widerstandes ist es oft zweckmäßig, auf die Oberfläche dessen Halbleitermaterials kurzschließende Streifen, insbesondere aus Silber oder Indium, anzubringen. Ein ähnliches Ergebnis erzielt man, wenn das Halbleitermaterial - wie an anderer Stelle bereits vorgeschlagen wurde mit elektrisch gut leitenden Einschlüssen einer zweiten Phase versehen wird. Als vorteilhaft haben sich hier Nickelantimonid-Einschlüsse, insbesondere nadelförmig, in Indiumantimonid erwiesen.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung mit einem Heißleiter aus Halbleitermaterial, gekennzeichnet durch ein Halbleitermaterial mit ausgeprägter Magnetfoldabhängigkeit des Widerstandes und Mittel zur Einstellung des Widerstandes bei gegebener Temperatur durch ein Magnetfeld.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial mit Zink so dotiert ist, daß die Temperaturabhängigkeit unabhängig von der magnetischen Induktion ist. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, detdurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermiterial aus Indiumantimonid besteht und daß kurzschließende Streifen, insbesondere aus Silber oder Indium, auf dessen Oberfläche angebracht sind. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Indiumantimonid Einschlüsse aus Nickel untimonid besitzt