соwith
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 .and I11 The invention relates to electrical measuring equipment and is intended for use in the study of chemical and physical properties of substances. A device for measuring the concentration of charge carriers in semiconductor materials is known, comprising a series-connected microwave generator, a ferrite valve, a measuring line with a turnstile junction, a solenoid, and a selective amplifier SP. The drawback of the device is due to the intricate structural complexity of V due to the use of the microwave measuring path in it. Closest to the proposed device is a device for measuring the concentration of charge carriers in conductive materials, containing a source of magnetic field perpendicular to the sample under study, a current source, the output of which is connected to terminals for connecting the current terminals of the test sample j Hall signal amplifier , the input of which is connected to the terminals for connecting the potential outputs of the latter, the sensors of the magnetic field strength and current through the sample under study, the outputs of which are connected to the inputs of the unit and the multiplication, synchronous detector, the signal input of which is connected to the output of the Hall signal amplifier and the control input through the phase-shifting unit to the output of the multiplication unit, recording devices in the form of a Hall EMF voltmeter and a two-coordinate recorder, whose inputs are connected to the outputs of the synchronous detector and thermocouple C2. The known device, which provides registration of the EMF of the Hall, as well as the calculation and recording of the constant Hall during temperature studies, makes it possible to determine the desired concentration of charge carriers in the sample only by additional time-consuming analytical calculations. This adversely affects the reliability of the results obtained. In addition, when using the known device, measurement errors occur due to the limited dynamic range of the voltmeter EMF Hall. The purpose of the invention is to increase measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that in a device for measuring the concentration of charge carriers in conductive materials, containing a magnetic field source perpendicular to the sample under study, a current source whose output is connected to terminals for connecting the current terminals of the sample under study, a Hall signal amplifier whose input connected to terminals for connecting the potential outputs of the latter; a magnetic field strength sensor, a recording device; a differential amplifier and a functional amplifier are introduced reobrazovatel with the exponential conversion function, and the current source is adjustable, and the differential amplifier inputs connected to the outputs of the amplifier and the sensor signal Hallian magnetic field strength and the output - to the input of the recording device and through the function generator to the control input of the current source. The drawing shows the functional diagram of the proposed device for measuring the concentration of wear, louder charge in conductive materials. The device contains a source of a magnetic field (not shown) perpendicular to the test sample 1, a current source 2, a Hall signal amplifier 3, a voltage And magnetic field sensor 4, a recording device 5, a differential amplifier 6, and a functional converter 7 with an exponential view conversion function The output of the current source 2 is connected to the terminals for connecting the current terminals of sample 1, the input of the Hall signal amplifier 3 is connected to the terminals for connecting the potential terminals of the latter, s differential amplifier 6 are connected to the outputs of the amplifier 3 and the sensor signal Hallian 4 field strength H of the magnetic field, and an output - to the input of the recording device 5 and through the function generator 7 to the control input of the current source 2. The device works as follows. When a current from source 2 flows through sample 1, which is in a magnetic field, a Hall voltage EMF V is formed at its potential 311 output, inversely proportional to the concentration N of charge carriers. This EMF is amplified by an amplifier 3, at the output of which a voltage Uj is applied to one of the inputs of the differential amplifier 6. The input of the differential amplifier 6 is supplied to the other by the voltage U, from the output of the AND 4 magnetic no. If the voltage {j is less than the voltage Uu, then the output signal of the differential amplifier 6 eventually increases the output current of source 2 until Uj is comparable to U ;. If the voltage Uj is greater than the voltage C, then the current at the output of source 2, set, decreases until the equality Uj and Ts becomes equal. The introduction to the device of the functional converter 7 does not change the dynamics of the processes. It can be shown that with the device building scheme chosen, the signal U at the output of the differential amplifier 6 and at the input of the recording device 5 is defined as u.-JftjN-fi t) where oG is the sample thickness 1 l in the direction of the magnetic field; C is the electron charge; f is the hall factor; 2, c transfer coefficients, respectively, of blocks 2, 3, A; ft is a parameter of the exponential conversion function of converter 7. Thus, the proposed device, in contrast to the known ones, makes it possible to determine the target concentration shr without additional analytical calculations, which eliminates possible errors and predetermines high measurement accuracy. The logarithmic form of information representation, realized with the help of the functional converter 7, provides an extension of the measuring dynamic range of the device, and also contributes to an increase in accuracy. Since the EMF and Hall and voltage (J- at the output of multiplier 3 are also, as well as the voltage U, at the output of sensor 4, are directly proportional to the strength H of the magnetic field, the proposed device as a whole is insensitive to its change. In the proposed device, a recording device with a linear scale can be used, in which case it should be connected to the output of the function converter.