JP2606355B2 - 磁界強度測定装置 - Google Patents
磁界強度測定装置Info
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- JP2606355B2 JP2606355B2 JP1060021A JP6002189A JP2606355B2 JP 2606355 B2 JP2606355 B2 JP 2606355B2 JP 1060021 A JP1060021 A JP 1060021A JP 6002189 A JP6002189 A JP 6002189A JP 2606355 B2 JP2606355 B2 JP 2606355B2
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- collector
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- emitter
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 磁界強度測定装置に係り，特にホットエレクトロント
ランジスタを用いた磁界強度測定装置に関し， 面内磁界が測定できる小型の磁界強度測定装置の提供
を目的とし， ホットエレクトロントランジスタのベース面に平行な
磁界の強度を測定する磁界強度測定装置であって，ホッ
トエレクトロントランジスタと，該ホットエレクトロン
トランジスタを搭載し且つそのベース面に平行な主面を
持つ非磁性の支持板と，該ホットエレクトロントランジ
スタに電気的に接続し，そのコレクタ電流を測定する電
流計とを含む磁界強度測定装置により構成する。
ランジスタを用いた磁界強度測定装置に関し， 面内磁界が測定できる小型の磁界強度測定装置の提供
を目的とし， ホットエレクトロントランジスタのベース面に平行な
磁界の強度を測定する磁界強度測定装置であって，ホッ
トエレクトロントランジスタと，該ホットエレクトロン
トランジスタを搭載し且つそのベース面に平行な主面を
持つ非磁性の支持板と，該ホットエレクトロントランジ
スタに電気的に接続し，そのコレクタ電流を測定する電
流計とを含む磁界強度測定装置により構成する。
本発明は磁界強度測定装置に係り，特にホットエレク
トロントランジスタ（以下HETという）を用いた磁界強
度測定装置に関する。
トロントランジスタ（以下HETという）を用いた磁界強
度測定装置に関する。
従来，小型の磁界強度測定装置として，半導体のホー
ル効果を利用したホール素子を測定プローバに持つもの
が広く使用されている。
ル効果を利用したホール素子を測定プローバに持つもの
が広く使用されている。
この測定プローバは平板状で，板面に垂直な方向の磁
界強度を測定するものである。
界強度を測定するものである。
本発明は，ホール素子とは異なる原理に基づくHETを
測定プローバに含み，面内磁界が測定できる小型の磁界
強度測定装置を提供することを目的とする。
測定プローバに含み，面内磁界が測定できる小型の磁界
強度測定装置を提供することを目的とする。
第１図は本発明の磁界強度測定装置の説明図で，第１
図（ａ），（ｂ）は，それぞれ，回路図と構成図であ
り,1はHET,2は支持板,3は電流性,Eはエミッタ,Bはベー
ス,Cはコレクタ,Icはコレクタ電流を表す。
図（ａ），（ｂ）は，それぞれ，回路図と構成図であ
り,1はHET,2は支持板,3は電流性,Eはエミッタ,Bはベー
ス,Cはコレクタ,Icはコレクタ電流を表す。
上記課題は,HETのベース面に平行な磁界の強度を測定
する磁界強度測定装置であって,HET1と，該HET1を搭載
し且つそのベース面に平行な主面を持つ非磁性の支持板
２と，該HET1に電気的に接続し，そのコレクタ電流を測
定する電流計３とを含む磁界強度測定装置によって解決
される。
する磁界強度測定装置であって,HET1と，該HET1を搭載
し且つそのベース面に平行な主面を持つ非磁性の支持板
２と，該HET1に電気的に接続し，そのコレクタ電流を測
定する電流計３とを含む磁界強度測定装置によって解決
される。
第２図は測定の原理図であり,HETの立体的なエネルギ
ーバンド図を示している。このエネルギーバンド図は，
エミッタに対してベースに正のバイアス電圧を加えた状
態を描いている。
ーバンド図を示している。このエネルギーバンド図は，
エミッタに対してベースに正のバイアス電圧を加えた状
態を描いている。
エミッタに対してベースに正のバイアス電圧を加える
と，エミッタにある電子がトンネル効果によりエミッタ
バリアを通り抜けて，ベース中に注入される。ベースに
注入された電子は，ベースの底とのエネルギーに差をポ
テンシャルエネルギーから運動エネルギーに変えてホッ
トエレクトロンとなり，高速でベースを走行し，コレク
タバリアを越えてコレクタに到達し，コレクタ電流とな
る。
と，エミッタにある電子がトンネル効果によりエミッタ
バリアを通り抜けて，ベース中に注入される。ベースに
注入された電子は，ベースの底とのエネルギーに差をポ
テンシャルエネルギーから運動エネルギーに変えてホッ
トエレクトロンとなり，高速でベースを走行し，コレク
タバリアを越えてコレクタに到達し，コレクタ電流とな
る。
何らかの理由でエネルギーを失い，コレクタバリアの
高さ以下のエネルギーになった電子は，コレクタバリア
を越えられないので，ベース中に落ち込んでベース電流
となる。
高さ以下のエネルギーになった電子は，コレクタバリア
を越えられないので，ベース中に落ち込んでベース電流
となる。
もし,HETのヘテロ界面に平行な方向，即ち電子の走行
する方向に垂直な方向に磁界Ｈが存在すると，電子はサ
イクロトロン運動を行う。
する方向に垂直な方向に磁界Ｈが存在すると，電子はサ
イクロトロン運動を行う。
磁界により，電子はエミッタからコレクラへ向かう方
向から曲げられ，波数ベクトルk0はエミッタからコレク
タへ向かう方向の成分kzとそれに直交するベース面内の
成分kyを持つようになる。その結果，電子の走行中にエ
ミッタからコレクタへ向かう成分に対する運動エネルギ
ーは徐々に減少する。そして，コレクタに達した時コレ
クタバリアの高さ以下のエネルギーしか持たない電子は
コレクタバリアを越えられず，コレクタ電流に寄与しな
くなる。
向から曲げられ，波数ベクトルk0はエミッタからコレク
タへ向かう方向の成分kzとそれに直交するベース面内の
成分kyを持つようになる。その結果，電子の走行中にエ
ミッタからコレクタへ向かう成分に対する運動エネルギ
ーは徐々に減少する。そして，コレクタに達した時コレ
クタバリアの高さ以下のエネルギーしか持たない電子は
コレクタバリアを越えられず，コレクタ電流に寄与しな
くなる。
ところで，エミッタバリアを通り抜けてくる電子のエ
ネルギーば分布をもっている。磁界強度が大きいほどサ
イクロトロン半径は小さくなって電子の軌跡は急激に曲
げられるので，コレクタ電流に寄与する電子の数が減少
してコレクタ電流が減少する。
ネルギーば分布をもっている。磁界強度が大きいほどサ
イクロトロン半径は小さくなって電子の軌跡は急激に曲
げられるので，コレクタ電流に寄与する電子の数が減少
してコレクタ電流が減少する。
このようにして，磁界強度とコレクタ電流は対応関係
を持つに至る。HETの構成材料及びその構造寸法を一定
とし，さらにエミッタ・コレクタ間電圧を一定に設定す
ることにより，磁界強度とコレクタ電流は１対１に対応
する。
を持つに至る。HETの構成材料及びその構造寸法を一定
とし，さらにエミッタ・コレクタ間電圧を一定に設定す
ることにより，磁界強度とコレクタ電流は１対１に対応
する。
したがって，コレクタ電流値からベース面に平行な磁
界強度値を求めることができる。
界強度値を求めることができる。
なお，磁界の印加方向が電子の走行方向に平行な場
合，即ちHET1のヘテロ界面に垂直な場合はサイクロトロ
ン運動を生じないので，コレクタ電流値は磁界強度に依
存しなくなる。
合，即ちHET1のヘテロ界面に垂直な場合はサイクロトロ
ン運動を生じないので，コレクタ電流値は磁界強度に依
存しなくなる。
HET1を支持板２に搭載する時，そのベース面を支持板
２の主面に平行になるように配置すれば，磁界強度の測
定の際，測定すべく面を容易に設定することができる。
２の主面に平行になるように配置すれば，磁界強度の測
定の際，測定すべく面を容易に設定することができる。
以下，本発明の実施例について説明する。
第３図はHETの構造断面図を示し,11は基板,12はコレ
クタ層,13はコレクタバリア層,14はベース層,15はエミ
ッタバリア層,16はエミッタ層,17はコレクタ電極,18は
ベース電極,19はエミッタ電極を表す。
クタ層,13はコレクタバリア層,14はベース層,15はエミ
ッタバリア層,16はエミッタ層,17はコレクタ電極,18は
ベース電極,19はエミッタ電極を表す。
本実施例におけるHETの作成の概略を次に示す。
GaAs基板11の上に，コレクタ層12,コレクタバリア層1
3,ベース層14,エミッタバリア層15,エミッタ層16を分子
線エピタキシーにより形成した。
3,ベース層14,エミッタバリア層15,エミッタ層16を分子
線エピタキシーにより形成した。
各層の組成と厚さは次の如くである。
12.コレクタ層 n+−GaAs（Siドープ １×1018） 2000Å 13.コレクタバリア層ｉ−Al0.2Ga0.8As 2000Å 14.ベース層 ｎ−GaAs（Siドープ １×1018） 500Å 15.エミッタバリア層 ｉ−Al0.3Ga0.7As 200Å 16.エミッタ層 n+−GaAs（Siドープ １×1018） 2000Å 同心円形にメサエッチを行い，同心円形にコレクタ層
17,ベース層18を露出し，その上にコレクタ電極17,ベー
ス電極18を同心円形に，また，エミッタ層16上にエミッ
タ電極19を形成する。電極は，すべてAuGe/Au（200Å/3
000Å）の構成とする。
17,ベース層18を露出し，その上にコレクタ電極17,ベー
ス電極18を同心円形に，また，エミッタ層16上にエミッ
タ電極19を形成する。電極は，すべてAuGe/Au（200Å/3
000Å）の構成とする。
この構造のHETのエミッタバリアの高さは0.3eV,コレ
クタバリアの高さは0.2eVである。
クタバリアの高さは0.2eVである。
GaAs基板11は直径1.5mm程度の円板，あるいは一辺1.0
mm程度の四角板であり，これを厚さ1.0mm,直径1.0cmの
アルミナ円板の支持板２に接着する。支持板２の主面は
板面で，ベース面と平行になる。
mm程度の四角板であり，これを厚さ1.0mm,直径1.0cmの
アルミナ円板の支持板２に接着する。支持板２の主面は
板面で，ベース面と平行になる。
支持板２の板面に平行に磁界Ｈを印加して，磁界強度
とコレクタ電流の関係を調べた。
とコレクタ電流の関係を調べた。
測定回路は第１図（ａ）に示すようにして，バイアス
電圧VCC,VEE,抵抗Rc,Reは次のように設定した。
電圧VCC,VEE,抵抗Rc,Reは次のように設定した。
VCC:3V VEE:0.4V Rc:1kΩ Re:100Ω その時のコレクタ電流ICと磁界強度の関係を第４図に
示す。
示す。
第４図に見るように，磁界強度の増加とともにコレク
タ電流ICの値は減少する。
タ電流ICの値は減少する。
磁界Ｈのコレクタ電流ICに対する効果は，磁界Ｈの方
向を板面内のどの方向にとっても同等であった。
向を板面内のどの方向にとっても同等であった。
この測定は77Kで行ったが，コレクタバリアの高さ
を，例えば0.35eV程度に高くすると，室温での動作も可
能である。
を，例えば0.35eV程度に高くすると，室温での動作も可
能である。
なお，磁界Ｈが変化すると,HET1の電流利得も変化し
て，電流利得の変化からも磁界Ｈの強度を知ることがで
きる。
て，電流利得の変化からも磁界Ｈの強度を知ることがで
きる。
ベース中での電子の散乱の影響を小さくするために，
ベース幅は薄い方がよく，また，散乱の確率の小さいIn
GaAsやInAsをベース層としたHETも有効である。
ベース幅は薄い方がよく，また，散乱の確率の小さいIn
GaAsやInAsをベース層としたHETも有効である。
支持板２の材料としては，アルミナ以外の材料でも非
磁性であれば使用することができる。
磁性であれば使用することができる。
以上説明した様に，本発明によれば,HETを用いること
により，面内磁界を測定する小型の磁界強度測定装置を
提供することが出来る。
により，面内磁界を測定する小型の磁界強度測定装置を
提供することが出来る。
この磁界強度測定装置は,HETと支持板と電流計があれ
ば実現できるので，非常に簡便で且つ安価である。
ば実現できるので，非常に簡便で且つ安価である。
第１図は磁界強度測定装置の説明図で，第１図（ａ），
（ｂ）は，それぞれ，回路図，構成図， 第２図は測定の原理図， 第３図はHETの構造断面図， 第４図はコレクタ電流と磁界強度の関係である。図にお
いて， １はHET, 11は基板であってGaAs基板， 12はコレクタ層， 13はコレクタバリア層， 14はベース層， 15はエミッタバリア層， 16はエミッタ層， 17はコレクタ電極， 18はベース電極， 19はエミッタ電極， ２は支持板， ３は電流計 を表す。
（ｂ）は，それぞれ，回路図，構成図， 第２図は測定の原理図， 第３図はHETの構造断面図， 第４図はコレクタ電流と磁界強度の関係である。図にお
いて， １はHET, 11は基板であってGaAs基板， 12はコレクタ層， 13はコレクタバリア層， 14はベース層， 15はエミッタバリア層， 16はエミッタ層， 17はコレクタ電極， 18はベース電極， 19はエミッタ電極， ２は支持板， ３は電流計 を表す。
Claims (1)
- 【請求項１】ホットエレクトロントラジスタのベース面
に平行な磁界の強度を測定する磁界強度測定装置であっ
て， ホットエレクトロントランジスタ（１）と， 該ホットエレクトロントランジスタ（１）を搭載し且つ
そのベース面に平行な主面を持つ非磁性の支持板（２）
と， 該ホットエレクトロントランジスタ（１）に電気的に接
続し，そのコレクタ電流を測定する電流計（３）と を含むことを特徴とする磁界強度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060021A JP2606355B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 磁界強度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1060021A JP2606355B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 磁界強度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02238384A JPH02238384A (ja) | 1990-09-20 |
| JP2606355B2 true JP2606355B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=13129993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1060021A Expired - Lifetime JP2606355B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | 磁界強度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606355B2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1060021A patent/JP2606355B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02238384A (ja) | 1990-09-20 |
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