RU210255U1 - MAGNETOELECTRIC BIPOLAR TRANSISTOR - Google Patents
MAGNETOELECTRIC BIPOLAR TRANSISTOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU210255U1 RU210255U1 RU2021137579U RU2021137579U RU210255U1 RU 210255 U1 RU210255 U1 RU 210255U1 RU 2021137579 U RU2021137579 U RU 2021137579U RU 2021137579 U RU2021137579 U RU 2021137579U RU 210255 U1 RU210255 U1 RU 210255U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- base
- collector
- emitter
- bipolar transistor
- Prior art date
Links
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 7
- 229910000697 metglas Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005690 magnetoelectric effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/82—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of the magnetic field applied to the device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использована при разработке таких магниточувствительных устройств, как источники возобновляемой энергии, высокочувствительные датчики тока и магнитного поля, преобразователи, переключатели и др. Магнитоэлектрический (МЭ) биполярный транзистор представляет собой транзистор, состоящий из подложки, эмиттера, коллектора, базы, контактов к эмиттеру, коллектору и базе, в качестве подложки которого используется композиционная магнитострикционно-пьезополупроводниковая структура с градиентом намагниченности, состоящая из высокоомного пьезополупроводникового слоя (GaAs) и магнитострикционного слоя с градиентом намагниченности (метглас/никель). Предложенный МЭ биполярный транзистор магниточувствительные устройства на его основе обладают высокой чувствительностью к магнитному полю и могут быть использованы в построении на их основе устройств автоматики, медицинского оборудования, автомобильной электроники, систем безопасности, навигации, зондирования Земли и др.The utility model relates to the field of radio electronics and can be used in the development of such magnetically sensitive devices as renewable energy sources, highly sensitive current and magnetic field sensors, converters, switches, etc. A magnetoelectric (ME) bipolar transistor is a transistor consisting of a substrate, an emitter, collector, base, contacts to the emitter, collector and base, the substrate of which is a composite magnetostrictive-piezosemiconductor structure with a magnetization gradient, consisting of a high-resistance piezoelectric semiconductor layer (GaAs) and a magnetostrictive layer with a magnetization gradient (metglas/nickel). The magnetically sensitive devices based on the bipolar transistor proposed by the ME have a high sensitivity to the magnetic field and can be used in the construction of automation devices, medical equipment, automotive electronics, security systems, navigation, Earth sensing, etc.
Description
Полезная модель относится к области радиоэлектроники и может быть использована при разработке таких устройств, как источники возобновляемой энергии, высокочувствительные датчики тока и магнитного поля, преобразователи, переключатели и др.The utility model relates to the field of radio electronics and can be used in the development of such devices as renewable energy sources, highly sensitive current and magnetic field sensors, converters, switches, etc.
Основное применение магниточувствительных приборов заключается в построении на их основе устройств автоматики, систем безопасности, медицинского оборудования, автомобильной электроники, навигации, зондировании Земли и др.The main application of magnetically sensitive devices is to build on their basis automation devices, security systems, medical equipment, automotive electronics, navigation, Earth sensing, etc.
Известен магнитоэлектрический (МЭ) эффект в двухфазных композиционных материалах, состоящих из магнитострикционной и пьезоэлектрической компонентов, и заключающийся в намагничивании материала при воздействии на него внешнего электрического поля и появлении электрической поляризации при воздействии внешнего магнитного поля (см. Бичурин М.И., Петров В.М., Филиппов Д.А., Srinivasan G., Nan C.W. Магнитоэлектрические материалы - М.: Академия Естествознания, 2006. - 296 с.). Возможность взаимного преобразования магнитных и электрических полей делает такие материалы перспективными для построения различных устройств функциональной электроники на их основе. Параметры таких устройств зависят от величины МЭ эффекта в композиционном материале.The magnetoelectric (ME) effect is known in two-phase composite materials, consisting of magnetostrictive and piezoelectric components, and consisting in the magnetization of the material when exposed to an external electric field and the appearance of electric polarization when exposed to an external magnetic field (see Bichurin M.I., Petrov V .M., Filippov D.A., Srinivasan G., Nan C.W. Magnetoelectric materials - M.: Academy of Natural Sciences, 2006. - 296 p.). The possibility of mutual transformation of magnetic and electric fields makes such materials promising for the construction of various functional electronic devices based on them. The parameters of such devices depend on the magnitude of the ME effect in the composite material.
Известен гигантский МЭ эффект в области электромеханического резонанса (ЭМР) в двухфазных композиционных материалах, состоящих из арсенида галлия и никеля, кобальта, метгласа (см. Лалетин В.М., Стогний А.И., Новицкий Н.Н., Поддубная Н.Н. Магнитоэлектрический эффект в структурах на основе металлизированных подложек арсенида галлия // Письма в ЖТФ. - 2014. – Т. 40. – Вып. 21. – С. 71–77; M.I. Bichurin, V.M. Petrov, V.S. Leontiev, S.N. Ivanov, O.V. Sokolov Magnetoelectric effect in layered structures of amorphous ferromagnetic alloy and gallium arsenide. JMMM 424, p.115–117 (2017)). A giant ME effect is known in the field of electromechanical resonance (EMR) in two-phase composite materials consisting of gallium arsenide and nickel, cobalt, metglas (see Laletin V.M., Stogniy A.I., Novitsky N.N., Poddubnaya N. M.I. Bichurin, V.M. Petrov, V.S. Leontiev, S.N. Ivanov. O.V. Sokolov Magnetoelectric effect in layered structures of amorphous ferromagnetic alloy and gallium arsenide JMMM 424, p.115–117 (2017)).
Известны МЭ композиционные материалы с градиентом намагниченности магнитострикционной компоненты и градиентом поляризации сегнетоэлектрической компоненты (M.I. Bichurin and et. Magnetoelectric Effect in the Bidomain Lithium Niobate/Nickel/Metglas Gradient Structure, 2019, Physica Status Solidi (b) DOI: 10.1002/pssb.201900398; Бичурин М. И., Петров В. М., Семенов Г. А. Магнитоэлектрический материал для компонентов радиоэлектронных приборов // Патент №2363074 от 27.07.2009). Наличие градиента намагниченности в таких материалах приводит к созданию внутреннего постоянного магнитного поля, что исключает необходимость во внешнем магнитном поле, обычно создаваемого внешними постоянными магнитами.ME composite materials are known with a magnetization gradient of the magnetostrictive component and a polarization gradient of the ferroelectric component (M.I. Bichurin and et. Magnetoelectric Effect in the Bidomain Lithium Niobate/Nickel/Metglas Gradient Structure, 2019, Physica Status Solidi (b) DOI: 10.1002/pssb.201900398; Bichurin M. I., Petrov V. M., Semenov G. A. Magnetoelectric material for components of radio electronic devices // Patent No. 2363074 dated 07.27.2009). The presence of a magnetization gradient in such materials leads to the creation of an internal permanent magnetic field, which eliminates the need for an external magnetic field, usually provided by external permanent magnets.
Известны однопереходные магнитотранзисторы, представляющие собой трехэлектродный полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом между двумя омическими контактами. В таких магнитотранзисторах существуют области отрицательного сопротивления S-типа (в цепи эмиттер-база) и N-типа (в цепи база-база). В поперечном магнитном поле на инжектированные прямосмещённым p-n-переходом носители действует сила Лоренца, отклоняющая их к стенкам базы (или в противоположную сторону при обратной полярности магнитного поля). Поскольку скорость рекомбинации неравновесных носителей на стенках базы больше, чем в объеме, это приводит к изменению диффузионной длины носителей, модуляции сопротивления базы и изменению напряжения включения (см. Егизарян Г.А., Стафеев В.И. Магнитодиоды, магнитотранзисторы и их применение. - М.: Радио им связь, 1987. - с.56-58).Single-junction magnetotransistors are known, which are a three-electrode semiconductor device with one p-n junction between two ohmic contacts. In such magnetotransistors, there are areas of negative resistance of S-type (in the emitter-base circuit) and N-type (in the base-base circuit). In a transverse magnetic field, carriers injected by a forward-biased p-n junction are affected by the Lorentz force, which deflects them towards the walls of the base (or in the opposite direction if the magnetic field is reversed). Since the recombination rate of non-equilibrium carriers on the walls of the base is greater than in the volume, this leads to a change in the diffusion length of the carriers, modulation of the base resistance and a change in the turn-on voltage (see Egizaryan G.A., Stafeev V.I. Magnetic diodes, magnetotransistors and their application. - M.: Radio im communication, 1987. - p.56-58).
Известен латеральный магнитотранзистор, включающий полупроводниковую пластину первого типа проводимости, в приповерхностной области которой сформированы последовательно на расстоянии одна от другой первая контактная базовая область первого типа проводимости, инжекторная область второго типа проводимости, коллекторная область второго типа проводимости и вторая контактная базовая область первого типа проводимости, а в приповерхностной области пластины дополнительно сформирована вторая инжекторная область второго типа проводимости, расположенная с противоположной стороны от первой контактной базовой области на расстоянии больше, чем расстояние между первой контактной областью и первой инжекторной областью (см. Биполярный латеральный магнитотранзистор: Авт.свид. СССР № 1702458: МПК H01L 29/82 / Д.К. Йордан (Болг.), Н.Д. Смирнов; заявитель и патентообладатель: Институт по физике твердого тела (Болг.). – № 7773490/25; заявл. 05.07.84; опубл. 30.12.91, Бюл. №48.).A lateral magnetotransistor is known, comprising a semiconductor wafer of the first conductivity type, in the near-surface region of which the first contact base region of the first conductivity type, the injector region of the second conductivity type, the collector region of the second conductivity type, and the second contact base region of the first conductivity type are formed sequentially at a distance from one another, and in the near-surface region of the plate, a second injector region of the second type of conductivity is additionally formed, located on the opposite side of the first contact base region at a distance greater than the distance between the first contact region and the first injector region (see Bipolar lateral magnetotransistor: Avt.svid. USSR No. 1702458: IPC H01L 29/82 / D.K. Yordan (Bolg.), N.D. Smirnov, applicant and patentee: Institute for Solid State Physics (Bolg.) - No. 7773490/25; application 05.07.84; publ. 30.12.91, Bull. No. 48.).
Известны «длинные» биполярные транзисторы с длиной базы более трех длин диффузионного смещения носителей, с коэффициентом усиления экспоненциально зависящего от длины диффузионного смещения и значением меньше единицы. Под действием внешнего поперечного магнитного поля в таких магнитотранзисторах происходит уменьшение эффективной длины диффузионного смещения за счет искривление линий тока и уменьшение подвиджности носителей, что приводит к изменению коэффициента усиления транзистора (см. Егизарян Г.А., Стафеев В.И. Магнитодиоды, магнитотранзисторы и их применение. - М.: Радио им связь, 1987. - с.50-51).Known "long" bipolar transistors with a base length of more than three lengths of the diffusion bias of the carriers, with a gain exponentially dependent on the length of the diffusion bias and a value less than unity. Under the action of an external transverse magnetic field in such magnetotransistors, the effective length of the diffusion bias decreases due to the curvature of the current lines and the decrease in the mobility of the carriers, which leads to a change in the gain of the transistor (see Egizaryan G.A., Stafeev V.I. Magnetodiodes, magnetotransistors and their application. - M.: Radio im svyaz, 1987. - p.50-51).
Известны вертикальные двухколлекторные магнитотранзисторы, представляющие собой вертикальный биполярный p-n-p - транзистор, коллектор в котором разделен на две части (см. Егизарян Г.А., Стафеев В.И. Магнитодиоды, магнитотранзисторы и их применение. - М.: Радио им связь, 1987. - с.51-52). При включении такого магнитотранзистора по схеме с общим эмиттером в отсутствии магнитного поля инжектированные эмиттером носители заряда примерно поровну распределяется между коллекторами, токи в обоих коллекторах равны и напряжение между ними отсутствует. В поперечном магнитном поле под действием силы Лоренца на неосновные носители в базовой области происходит перераспределение инжектированных носителей заряда между коллекторами и изменение эффективной длины базы. В результате ток одного коллектора увеличивается, а второго - уменьшается, что приводит к изменению напряжения между коллекторами пропорционально величине магнитного поля.Vertical two-collector magnetotransistors are known, which are a vertical bipolar p-n-p transistor, the collector in which is divided into two parts (see Egizaryan G.A., Stafeev V.I. Magnetodiodes, magnetotransistors and their application. - M .: Radio im communication, 1987 - p.51-52). When such a magnetotransistor is switched on according to the scheme with a common emitter in the absence of a magnetic field, the charge carriers injected by the emitter are approximately equally distributed between the collectors, the currents in both collectors are equal and there is no voltage between them. In a transverse magnetic field, under the action of the Lorentz force on minority carriers in the base region, the injected charge carriers are redistributed between the collectors and the effective length of the base changes. As a result, the current of one collector increases, and the second - decreases, which leads to a change in the voltage between the collectors in proportion to the magnitude of the magnetic field.
Известен магнитотранзистор, позволяющиий одновременно измерять два взаимно перпендикулярных составляющих магнитного поля, выполненный в виде прямоугольного бруска квадратного сечения полупроводникового материала первого типа проводимости, на торцах которого сформированы омические контакты, вблизи одного из них на боковых гранях сформированы два эмиттера второго типа проводимости, соединенные между собой, а также три коллектора второго типа проводимости на трех ребрах бруска на одной высоте (см. Магнитотранзистор: Авт.свид. СССР № 1797416: МПК H01L 29/82 / И.М. Викулин, М.А. Глауберман, Л.Ф. Викулина, В.А. Прохоров, П.П. Мальцев; заявитель и патентообладатель: Одесский электротехнический институт связи им. А.С. Попова. – № 4874396/25; заявл. 16.10.90; опубл. 20.10.95, Бюл. №29.).Known is a magnetotransistor that allows you to simultaneously measure two mutually perpendicular components of the magnetic field, made in the form of a rectangular bar of square section of a semiconductor material of the first type of conductivity, at the ends of which ohmic contacts are formed, near one of them, on the side faces, two emitters of the second type of conductivity are formed, interconnected , as well as three collectors of the second type of conductivity on three edges of the bar at the same height (see Magnetotransistor: Inventory certificate of the USSR No. 1797416: IPC H01L 29/82 / I.M. Vikulina, V. A. Prokhorov, P. P. Maltsev, applicant and patent holder: Odessa Electrotechnical Institute of Communications named after A. S. Popov, No. 4874396/25, application 10/16/90, publ. No. 29.).
Недостатками известных конструкций магнитотранзисторов являются малый динамический диапазон, низкая магниточувствительность и необходимость больших магнитных полей.The disadvantages of the known designs of magnetotransistors are a small dynamic range, low magnetosensitivity and the need for large magnetic fields.
Наиболее близким по техническому решению является горизонатльный биполярный магнитотранзистор, содержащий два параллельных плоскостных измерительных коллектора, расположенных в непосредственной близости от эмиттера перпендикулярно плоскости его p-n - перехода, дополнительный коллектор для стабилизации по питанию, параллельный плоскости эмиттера и два базовых электрода. Прототип работает следующим образом. В отсутствие магнитного поля инжектированные эмиттером неосновные носители достигают вследствие диффузии всех трех коллекторов. При помещении прототипа в поперечное магнитное поле под действием силы Лоренца на неосновные носители происходит искривление их траекторий и изменение эффективной длины базы. В результате ток в цепи первого коллектора уменьшается, а второго - увеличивается пропорционально величине магнитного поля. (см. Датчик для измерения магнитных полей: Авт.свид. СССР № 354373: МПК G01r 33/02 / Т.В. Персиянов, Г.И. Рекалова; заявитель и патентообладатель: Электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина). – № 1632439/18-10; заявл. 10.03.71; опубл. 09.10.72, Бюл. №30) - прототип.The closest technical solution is a horizontal bipolar magnetotransistor containing two parallel in-plane measuring collectors located in the immediate vicinity of the emitter perpendicular to the plane of its p-n junction, an additional collector for power stabilization parallel to the emitter plane and two base electrodes. The prototype works as follows. In the absence of a magnetic field, minority carriers injected by the emitter reach all three collectors due to diffusion. When the prototype is placed in a transverse magnetic field, under the action of the Lorentz force on minority carriers, their trajectories are bent and the effective length of the base changes. As a result, the current in the circuit of the first collector decreases, and the second - increases in proportion to the magnitude of the magnetic field. (see Sensor for measuring magnetic fields: Avt.sv. USSR No. 354373: IPC G01r 33/02 / T.V. Persiyanov, G.I. Rekalova; applicant and patentee: Electrotechnical Institute named after V.I. Ulyanov (Lenin - No. 1632439/18-10; application 10.03.71; published 09.10.72, Bull. No. 30) - prototype.
Недостатками прототипа являются малый динамический диапазон, низкая магниточувствительность и необходимость больших магнитных полей.The disadvantages of the prototype are the small dynamic range, low magnetic sensitivity and the need for large magnetic fields.
Задачей предложенного решения является повышение чувствительности к магнитному полю. The objective of the proposed solution is to increase the sensitivity to the magnetic field.
Для решения данной задачи предложен магнитоэлектрический (МЭ) биполярный транзистор, состоящий из подложки, эмиттера, коллектора, базы, контактов к эмиттеру, коллектору и базе, в котором в качестве подложки используется композиционная магнитострикционно-пьезополупроводниковая структура с градиентом намагниченности, работающая в области изгибных колебаний электромеханического резонанса. To solve this problem, a magnetoelectric (ME) bipolar transistor is proposed, consisting of a substrate, emitter, collector, base, contacts to the emitter, collector and base, in which a composite magnetostrictive-piezosemiconductor structure with a magnetization gradient operating in the region of bending vibrations is used as a substrate electromechanical resonance.
Для реализации МЭ биполярного транзистора предлагается вместо полупроводниковой подложки использовать композиционную магнитострикционно-пьезополупроводниковую структуру с градиентом намагниченности на основе высокоомного пьезополупроводникового слоя (например, GaAs, GaN, AlN, SiC и др.) и магнитострикционного слоя с градиентом намагниченности (например, слои метглас/никель), работающую в области изгибных колебаний, для управления сопротивлением базы и током коллектора внешним магнитным полем. Благодаря наличию в таком приборе МЭ эффекта возможно резонансное увеличение магнитной чувствительности к магнитному полю в области электромеханического резонанса с использованием различных типов колебаний. Наличие градиента намагниченности приводит к созданию внутреннего постоянного магнитного поля, что позволяет исключить из конструкции внешний постоянный магнит. Предлагаемое решение позволяет получить следующий технический результат - повышение чувствительности к магнитному полю. To implement the ME of a bipolar transistor, instead of a semiconductor substrate, it is proposed to use a composite magnetostrictive-piezosemiconductor structure with a magnetization gradient based on a high-resistance piezoelectric semiconductor layer (for example, GaAs, GaN, AlN, SiC, etc.) and a magnetostrictive layer with a magnetization gradient (for example, metglas/nickel layers). ), operating in the region of bending vibrations, to control the base resistance and collector current by an external magnetic field. Due to the presence of the ME effect in such a device, a resonant increase in magnetic sensitivity to a magnetic field in the region of electromechanical resonance is possible using various types of oscillations. The presence of a magnetization gradient leads to the creation of an internal constant magnetic field, which makes it possible to exclude an external permanent magnet from the design. The proposed solution allows to obtain the following technical result - increased sensitivity to the magnetic field.
Для пояснения предполагаемого решения предложен чертеж. A drawing is proposed to explain the proposed solution.
Фиг. 1 - Конструкция МЭ биполярного транзистора.Fig. 1 - Design of the ME bipolar transistor.
Устройство состоит из композиционной магнитострикционно-пьезополупроводниковой структуры с градиентом намагниченности, состоящей из высокоомного пьезополупроводникового слоя 1 и магнитострикционного слоя с градиентом намагниченности 2, области эмиттера 3, области коллектора 4, области базы 5, контакта к эмиттеру 6, контакта к коллектору 7 и контакта к базе 8. The device consists of a composite magnetostrictive-piezosemiconductor structure with a magnetization gradient, consisting of a high-resistance piezoelectric semiconductor layer 1 and a magnetostrictive layer with a
Устройство работает следующим образом. The device works as follows.
За счет внутреннего магнитного поля H0 магнитострикционный слой с градиентом намагниченности намагничивается до насыщения в направлении в соответствие с фиг.1. Внешнее поперечное переменное модулирующее магнитное поле h(t), ориентированное в соответствие с фиг.1, приводит к периодической механической деформации магнитострикционного слоя с частотой модуляции за счет магнитострикции. Благодаря механической связи возникающие в магнитострикционном слое механические деформации передаются высокоомному пьезополупроводниковому слою. Модулированные механические деформации в высокоомном пьезополупроводниковом слое приводят к возникновению ЭДС в результате пьезоэлектрического эффекта, модуляции сопротивления базы, искривлению траектории движения носителей заряда под действием силы Лоренца пропорционально величине внешнего магнитного поля. Модуляция сопротивления базы приводит к изменению тока коллектора транзистора пропорционально величине внешнего магнитного поля. При совпадении частоты модулирующего магнитного поля с частотой изгибных колебаний электромеханического резонанса композитной магнитострикционно-пьезополупроводниковой структуры с градиентом намагниченности, образованной высокоомным пьезополупроводниковым слоем и магнитострикционным слоем с градиентом намагниченности будет наблюдаться увеличение чувствительности к магнитному полю МЭ полевого транзистора за счет резонансного МЭ эффекта. Частота изгибных колебаний будет определяться размерами композиционной магнитострикционно-пьезополупроводниковой структуры МЭ биполярного транзистора.Due to the internal magnetic field H 0 magnetostrictive layer with a gradient of magnetization is magnetized to saturation in the direction in accordance with Fig.1. External transverse alternating modulating magnetic field h(t), oriented in accordance with figure 1, leads to periodic mechanical deformation of the magnetostrictive layer with a modulation frequency due to magnetostriction. Due to the mechanical coupling, the mechanical deformations arising in the magnetostrictive layer are transferred to the high-resistance piezoelectric semiconductor layer. Modulated mechanical deformations in a high-resistance piezo-semiconductor layer lead to the emergence of EMF as a result of the piezoelectric effect, modulation of the base resistance, curvature of the trajectory of charge carriers under the action of the Lorentz force in proportion to the magnitude of the external magnetic field. Modulation of the base resistance leads to a change in the collector current of the transistor in proportion to the magnitude of the external magnetic field. If the frequency of the modulating magnetic field coincides with the frequency of the bending oscillations of the electromechanical resonance of a composite magnetostrictive-piezosemiconductor structure with a magnetization gradient formed by a high-resistance piezoelectric semiconductor layer and a magnetostrictive layer with a magnetization gradient, an increase in the sensitivity to the magnetic field of the ME field-effect transistor will be observed due to the resonant ME effect. The frequency of bending oscillations will be determined by the dimensions of the composite magnetostrictive-piezosemiconductor structure of the ME bipolar transistor.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить чувствительность к магнитному полю источников возобновляемой энергии, высокочувствительных датчиков тока и магнитного поля, преобразователей, переключателей и др.Thus, the proposed design makes it possible to increase the sensitivity to the magnetic field of renewable energy sources, highly sensitive current and magnetic field sensors, converters, switches, etc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021137579U RU210255U1 (en) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | MAGNETOELECTRIC BIPOLAR TRANSISTOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021137579U RU210255U1 (en) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | MAGNETOELECTRIC BIPOLAR TRANSISTOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU210255U1 true RU210255U1 (en) | 2022-04-04 |
Family
ID=81076294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021137579U RU210255U1 (en) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | MAGNETOELECTRIC BIPOLAR TRANSISTOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU210255U1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU354373A1 (en) * | Т. В. Перси нов , Г. И. Рекалова Электротехнический институт В. И. Уль нова Ленина | SENSOR FOR MEASURING MAGNETIC FIELDS | ||
| SU1797416A1 (en) * | 1990-10-16 | 1995-10-20 | Одесский Электротехнический Институт Связи Им.А.С.Попова | Magnetotransistor |
| RU2127007C1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-02-27 | Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского института электронной техники | Magnetic-field sensing bipolar transistor |
| US5962905A (en) * | 1996-09-17 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive element |
| US7916435B1 (en) * | 2003-05-02 | 2011-03-29 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic tunnel transistor having a base structure that provides polarization of unpolarized electrons from an emitter based upon a magnetic orientation of a free layer and a self-pinned layer |
-
2021
- 2021-12-17 RU RU2021137579U patent/RU210255U1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU354373A1 (en) * | Т. В. Перси нов , Г. И. Рекалова Электротехнический институт В. И. Уль нова Ленина | SENSOR FOR MEASURING MAGNETIC FIELDS | ||
| SU1797416A1 (en) * | 1990-10-16 | 1995-10-20 | Одесский Электротехнический Институт Связи Им.А.С.Попова | Magnetotransistor |
| US5962905A (en) * | 1996-09-17 | 1999-10-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive element |
| RU2127007C1 (en) * | 1998-02-17 | 1999-02-27 | Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского института электронной техники | Magnetic-field sensing bipolar transistor |
| US7916435B1 (en) * | 2003-05-02 | 2011-03-29 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic tunnel transistor having a base structure that provides polarization of unpolarized electrons from an emitter based upon a magnetic orientation of a free layer and a self-pinned layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Alpert et al. | Effect of geometry on sensitivity and offset of AlGaN/GaN and InAlN/GaN Hall-effect sensors | |
| Osadchuk et al. | The microelectronic transducers of pressure with the frequency output | |
| Jahangir et al. | Spin diffusion in bulk GaN measured with MnAs spin injector | |
| Melngailis et al. | The Madistor-A Magnetically Controlled Semiconductor Plasma Device | |
| van't Erve et al. | Information processing with pure spin currents in silicon: spin injection, extraction, manipulation, and detection | |
| Dowling et al. | Micro-tesla offset in thermally stable AlGaN/GaN 2DEG Hall plates using current spinning | |
| CN108039406B (en) | Magnetic sensor, preparation method and use method thereof | |
| Volokhin et al. | Prospects of nanomaterials use in current and voltage hall sensors to improve the measurements accuracy and reduce the external impacts | |
| RU195270U1 (en) | MAGNETOELECTRIC DIODE | |
| CN110890457B (en) | High-temperature Hall sensor integrating back vertical type and front horizontal type three-dimensional magnetic field detection functions and manufacturing method thereof | |
| RU210255U1 (en) | MAGNETOELECTRIC BIPOLAR TRANSISTOR | |
| RU209743U1 (en) | MAGNETOELECTRIC FIELD TRANSISTOR | |
| RU195271U1 (en) | ARSENID-GALLIUM MAGNETOELECTRIC DIODE | |
| Naydenova et al. | Diffusion thermopower of (ga, mn) as/gaas tunnel junctions | |
| RU209746U1 (en) | Magnetoelectric thyristor | |
| CN207938659U (en) | A kind of Magnetic Sensor | |
| CN108151768B (en) | Semiconductor magnetic sensor, preparation method and use method thereof | |
| RU2744931C1 (en) | Magnetoelectric diode with internal magnetic field | |
| Mironov et al. | Microminiature Hall probes for applications at pulsed magnetic fields up to 87 tesla | |
| RU201076U1 (en) | ARSENIDE-GALLIUM MAGNETOELECTRIC RESISTOR | |
| RU201692U1 (en) | MAGNETOELECTRIC RESISTOR | |
| US3435323A (en) | Magnetoresistive modulator | |
| Sitch et al. | Transit-time-induced microwave negative resistance in Ga1− xAlxas—GaAs heterostructure diodes | |
| CN108975261B (en) | Magnetic field sensor and manufacturing process method | |
| CN207781649U (en) | A kind of field effect transistor tubular type Magnetic Sensor |