"Dispositif à semi-conducteur".
Si, dans l'entrefer d'un électroaimant, on place une résistance dont la valeur est fonction du champ magnétique (sonde de mesure du champ), cette résistance va varier en fonction de l'excitation (nombre d'ampère-tours) suivant une loi quadratique jusqu'à environ 0,6.10<3> At puis au-delà, approximativement sui-
<EMI ID=1.1>
sure du champ, on désire souvent obtenir une relation linéaire entre l'excitation de l'électroaimant et la résistance de la sonde. Il est en outre avantageux, d'augmenter la sensibilité initiale de la sor . , c'est-à-dire pour les champs de faible intensité.
Suivant l'invention, on peut arriver à ce résultat en
<EMI ID=2.1>
aimant avec de la ferrite, dont la saturation est située sensiblement en dessous de celle du noyau de l'électro. On obtient ainsi une relation linéraire entre la résistance de la sonde et le nombre d'ampère-tours d'excitation de l'électroaimant, et on augmente en même temps la sensibilité de la sonde pour les champs de faible intensité.
Puur que la relation entre la résistance de la sonde et l'intensité du champ soit déjà linéaire pour les petites excitations, on place, en plus de la sonde, une plaque de ferrite dans l'entrefer de l'électroaimant. La ferrite, qui peut être cimentée sur la sonde, réduit d'entrefer effectif
jusqu'à sa saturation, qui se situe aux environs de 3 à 4 kG
<EMI ID=3.1>
choisir les dimensions et l'induction de saturation de la fer- rite de telle manière, que la résistance de la sonde devienne proportionnelle à l'excitation, déjà pour une excitation de faible valeur.
Le mode de fonctionnement de l'invention va être expliqué
- à titre d'exemple - à l'aide des figures ci-après :
La figure 1 est une représentation schématique du dispositif ; La figure 2 indique les courbes d'étalonnage avec et sans plaque de ferrite dans l'entrefer. La figure 3 montre, à grande échelle, le début des courbes d'étalonnage de la figure 2. La figure 4 est une vue en plan de la sonde de mesure du champ. La figure 5 est une coupe dans la sonde de mesure du champ. La figure 6 représente un électroaimant avec son entrefer. La figure 7 indique les courbes d'étalonnage pour dif- férentes épaisseurs de la sonde de mesure du champ. La figure 8 représente la dépendance du dispositif vis-à-vis de la température.
Dans la figure 1, la sonde 1 de mesure du champ est placée
<EMI ID=4.1>
dans l'enroulement de l'électro et y provoque une induction B. Le semi-conducteur est connecté en scrie avec une source de courant 6 et un appareil de mesure 7.
La figure 2 indique les courbes d'étalonnage. En abcisse, on a porté l'excitation B (en At) de l'électro et en ordonnée <EMI ID=5.1>
deux courbes représentent donc la relation entre l'excitation' et la résistance de la sonde. La courbe en traits interrompus 8 se rapporte au cas où l'on n'a pas placé de plaque en ferrite
<EMI ID=6.1>
de l'entrefer de l'électroaimant sont remplis de ferrite.
La comparaison des courbes 8 et 9 montre que :
d'une part, l'introduction d'une plaque en ferrite dans l'entrefer déplace le début de la partie linéaire de la courbe d'envi-
<EMI ID=7.1>
tiers de sa valeur, le courant d'excitation minimum pour lequel on a une relation linéaire entre l'excitation et la résistance de la sonde.
D'autre part, on peut voir que l'emploi de ferrite comme le prévoit l'invention, augmente sensiblement la sensibilité du sys- tème constitué par l'électroaimant et la sonde de mesure du champ.
<EMI ID=8.1>
<EMI ID=9.1>
résistance du semi-conducteur (courbe 9), commence déjà pour un courant J'excitation qui n'est qu'un tiers de celui de la courbe 8. La courbe 9 est obtenue en superposant à la courbe 8, partie correspondante de la courbe de magnétisation de la ferrite. La courbe 9 est donc décalée vers la gauche, par rapport
<EMI ID=10.1>
fer, une matière qui aurait une courbe de magnétisation exactement rectangulaire. Dans ce cas, la courbe 9 ne serait plus régulière, comme l'indique la partie en pointillé 10. La régu.larité de la courbe 9, est obtenue en utilisant une ferrite, dont la courbe de magnétisation est plus ou moins aplatie. Pour des valeurs très élevées du champ magnétique, les*deux courbes <EMI ID=11.1>
du noyau.
Si la sonde est raccordée à une source à tension constante, .le courant qui traverse le semi-conducteur est alors inversement proportionnel au nombre d'ampère-tours. Si on maintient constant le courant qui traverse le semi-conducteur, la tension à ses bornes est alors proportionnelle au produit du courant par le nombre d'ampère-tours.
Pour des valeurs de l'excitation, plus élevées que celles qui sont nécessaires pour saturer la ferrite, les deux courbes 8 et 9 sont sensiblement parallèles.
Sur la figure 3, on a représenté - à une plus grande échelle - le début des courbes de la figure 2 (avec les mêmes
<EMI ID=12.1>
<EMI ID=13.1> avec ferrite : courbes 12. On voit que l'hystérésis du système, qui est caractérisé par la distance qui sépare les courbes 11 a et 11 b ou bien les courbes 12 a et 12 b, n'augmente pratiquement pas quand on introduit de la ferrite dans l'entrefer. On voit de plus, que la présence de la ferrite augmente la sensibilité du système.
Les dessins schématiques des figures 4 et 5 représentent une vue en plan et une coupe à travers une sonde de mesure du champ. La plaque support 13 de la figure 4, sur laquelle on a disposé en zigzag la résistance semi-conductrice 14, fonction de la valeur du champ magnétique, est avantageusement constituée par une matière, dont le coefficient de dilatation est à peu près le même que celui de la ferrite, par exemple de l'oxyde
<EMI ID=14.1>
de liaison de la résistance semi-conductrice. Le semi-conducteur sera par exemple un composé du type A III B , V en particulier de l'antimoniure d'indium. Dans un dispositif d'essai, la plaque support (de même que la plaque de ferrite) avait une longueur a de 25 mm et une largeur b de 10 mm.
La coupe de la figure 5 montre, comment la plaque en ferrite 17 (qui est isolée) peut être fixée sur le dispositif de la figure 4, par exemple au moyen d'un ciment. La plaque support est désignée par 16, la résistance semi-conductrice par 18 et ses connexions par 19. Dans trois exemples de réalisations, la <EMI ID=15.1>
Des mesures ont été effectuées dans l'entrefer 21 d'un
<EMI ID=16.1>
représenté par la figure 6. La largeur de l'entrefer 21 est
- 2,5 mm. bobine d'excitation (non représentée) comporte <EMI ID=17.1> Les autres dimensions de l'électroaimant d'essai de la figure
<EMI ID=18.1>
Les courbes de la figure 7 représentent la résistance RF
(en ohm) de la sonde de mesure du champ, portée en ordonnée en fonction de l'excitation B (en At) portée en abcisse. La courbe
22 a été relevée avec une sonde de mesure comme celle de la <EMI ID=19.1> ferrite dans l'entrefer. La courbe 23 a été relevée avec une sonde de mesure du type de la figure 5 avec une épaisseur de 0,5 mm de ferrite dans l'entrefer. Dans les exemples de réalisation de la plaque-support, qui correspondent aux valeurs relevées pour les courbes 24 et 25, les pièces en ferrite avaient une épaisseur de 1,0 et de 1,5 mm.
On voit immédiatement, que la dépendance linéaire désirée,
<EMI ID=20.1>
<EMI ID=21.1>
nouveau moins rectiligne que la courbe 24. Dans l'essai, qui correspond aux résultats indiqués par la courbe 25, une trop grande partie de la largeur de l'entrefer est occupée par de la ferrite. La linéarité entre la résistance de la sonde de mesure et le champ magnétique de l'électroaimant est donc la meilleure, quand on remplit, avec de la ferrite, environ 30 à
<EMI ID=22.1> La figure 8 représente - à titre d'exemple - les résultats d'un essai qui montre l'influence de la température sur le dispositif suivant l'invention. Dans ce cas, l'entrefer de l'électro <EMI ID=23.1>
comportant une pièce en ferrite de 0,580 mm d'épaisseur. Sur la figure 8, on a porté en abcisse l'excitation B (en At) et <EMI ID=24.1> <EMI ID=25.1>
seulement l'influence de la température du corps semi-conducteur, mais également la forte influence de la température sur. la perméabilité de la ferrite et des tales de l'électroaimant. Dans la partie linéaire des courbes de la figure 8, l'influence
<EMI ID=26.1>
A cause de sa grande sensibilité dans les champs magnétiques de faible intensité, et de la relation linéaire entre l'intensité du champ magnétique et la. résistance de la sonde de mesure du champ, le dispositif suivant'l'invention présente des avantages dans de nombreux cas, en particulier dan3 les dispositifs de multiplication et de division utilisés dans les systèmes de commande et de contrôle. Le dispositif suivant l'invention, peut servir par exemple à fournir les courants de commande destinés à des générateurs de Hall, quand leur source
<EMI ID=27.1>
générateurs.
REVENDICATIONS
1.- Dispositif comportant une résistance semi-conductrice dont la valeur dépend de l'intensité du champ (sonde de mesure du champ) placée dans l'entrefer d'un électroaimant, caractérisé.
<EMI ID=28.1>
par de la ferrite, dont la saturation est sensiblement inférieure à celle du noyau magnétique de l'électroaimant.
"Semiconductor device".
If, in the air gap of an electromagnet, we place a resistance whose value is a function of the magnetic field (field measurement probe), this resistance will vary according to the excitation (number of ampere-turns) according to a quadratic law up to about 0.6.10 <3> At then beyond, approximately
<EMI ID = 1.1>
On the strength of the field, it is often desired to obtain a linear relationship between the excitation of the electromagnet and the resistance of the probe. It is further advantageous to increase the initial sensitivity of the sor. , i.e. for low intensity fields.
According to the invention, this result can be achieved by
<EMI ID = 2.1>
magnet with ferrite, the saturation of which is located substantially below that of the core of the electro. A linear relationship is thus obtained between the resistance of the probe and the number of ampere-turns of the electromagnet excitation, and at the same time the sensitivity of the probe is increased for weak fields.
Puur that the relation between the resistance of the probe and the intensity of the field is already linear for the small excitations, one places, in addition to the probe, a plate of ferrite in the gap of the electromagnet. Ferrite, which can be cemented to the probe, reduces the effective air gap
up to saturation, which is around 3 to 4 kG
<EMI ID = 3.1>
choose the dimensions and the saturation induction of the iron in such a way that the resistance of the probe becomes proportional to the excitation, even for a low value excitation.
The mode of operation of the invention will be explained
- by way of example - using the figures below:
Figure 1 is a schematic representation of the device; Figure 2 shows the calibration curves with and without a ferrite plate in the air gap. Figure 3 shows, on a large scale, the start of the calibration curves of Figure 2. Figure 4 is a plan view of the field measurement probe. Figure 5 is a section through the field measurement probe. FIG. 6 represents an electromagnet with its air gap. Figure 7 shows the calibration curves for different thicknesses of the field measuring probe. FIG. 8 represents the dependence of the device with respect to the temperature.
In figure 1, the field measurement probe 1 is placed
<EMI ID = 4.1>
in the winding of the electro and causes there an induction B. The semiconductor is connected in scrie with a current source 6 and a measuring device 7.
Figure 2 shows the calibration curves. In abscissa, one carried the excitation B (in At) of the electro and in ordinate <EMI ID = 5.1>
two curves therefore represent the relation between the excitation and the resistance of the probe. The curve in dotted lines 8 relates to the case where a ferrite plate has not been placed
<EMI ID = 6.1>
of the electromagnet air gap are filled with ferrite.
The comparison of curves 8 and 9 shows that:
on the one hand, the introduction of a ferrite plate in the air gap moves the start of the linear part of the curve by approx.
<EMI ID = 7.1>
third of its value, the minimum excitation current for which there is a linear relationship between the excitation and the resistance of the probe.
On the other hand, it can be seen that the use of ferrite as provided for by the invention significantly increases the sensitivity of the system constituted by the electromagnet and the probe for measuring the field.
<EMI ID = 8.1>
<EMI ID = 9.1>
resistance of the semiconductor (curve 9), already begins for a current I excitation which is only a third of that of curve 8. Curve 9 is obtained by superimposing on curve 8, corresponding part of the curve magnetization of the ferrite. Curve 9 is therefore shifted to the left, relative to
<EMI ID = 10.1>
iron, a material that would have an exactly rectangular magnetization curve. In this case, the curve 9 would no longer be regular, as indicated by the dotted part 10. The regu.larity of the curve 9 is obtained by using a ferrite, the magnetization curve of which is more or less flattened. For very high values of the magnetic field, the * two curves <EMI ID = 11.1>
of the nucleus.
If the probe is connected to a constant voltage source, the current flowing through the semiconductor is then inversely proportional to the number of ampere-turns. If the current flowing through the semiconductor is kept constant, the voltage at its terminals is then proportional to the product of the current by the number of ampere-turns.
For values of the excitation, higher than those which are necessary to saturate the ferrite, the two curves 8 and 9 are substantially parallel.
In Figure 3, there is shown - on a larger scale - the start of the curves of Figure 2 (with the same
<EMI ID = 12.1>
<EMI ID = 13.1> with ferrite: curves 12. It can be seen that the hysteresis of the system, which is characterized by the distance between curves 11 a and 11 b or even curves 12 a and 12 b, practically does not increase not when you put ferrite in the air gap. It can also be seen that the presence of the ferrite increases the sensitivity of the system.
The schematic drawings of Figures 4 and 5 show a plan view and a section through a field measuring probe. The support plate 13 of FIG. 4, on which the semiconductor resistor 14, a function of the value of the magnetic field, has been arranged in a zigzag fashion, is advantageously constituted by a material, the coefficient of expansion of which is approximately the same as that of ferrite, for example oxide
<EMI ID = 14.1>
of the semiconductor resistor. The semiconductor will for example be a compound of type A III B, V in particular indium antimonide. In a test device, the support plate (as well as the ferrite plate) had a length a of 25 mm and a width b of 10 mm.
The section of figure 5 shows, how the ferrite plate 17 (which is insulated) can be fixed on the device of figure 4, for example by means of a cement. The support plate is designated by 16, the semiconductor resistor by 18 and its connections by 19. In three exemplary embodiments, the <EMI ID = 15.1>
Measurements were made in the air gap 21 of a
<EMI ID = 16.1>
shown in Figure 6. The width of the air gap 21 is
- 2.5 mm. excitation coil (not shown) comprises <EMI ID = 17.1> The other dimensions of the test electromagnet in the figure
<EMI ID = 18.1>
The curves in figure 7 represent the RF resistance
(in ohm) of the field measurement probe, plotted on the ordinate according to the excitation B (in At) plotted on the abscissa. The curve
22 was detected with a measuring probe like that of the <EMI ID = 19.1> ferrite in the air gap. Curve 23 was recorded with a measuring probe of the type of FIG. 5 with a thickness of 0.5 mm of ferrite in the air gap. In the exemplary embodiments of the support plate, which correspond to the values recorded for curves 24 and 25, the ferrite parts had a thickness of 1.0 and 1.5 mm.
We immediately see that the desired linear dependence,
<EMI ID = 20.1>
<EMI ID = 21.1>
again less rectilinear than curve 24. In the test, which corresponds to the results indicated by curve 25, too much of the width of the air gap is occupied by ferrite. The linearity between the resistance of the measuring probe and the magnetic field of the electromagnet is therefore the best, when filling, with ferrite, approximately 30 to
<EMI ID = 22.1> FIG. 8 represents - by way of example - the results of a test which shows the influence of temperature on the device according to the invention. In this case, the air gap of the electro <EMI ID = 23.1>
comprising a ferrite part 0.580 mm thick. In figure 8, the excitation B (in At) and <EMI ID = 24.1> <EMI ID = 25.1> have been plotted on the abscissa.
only the influence of the semiconductor body temperature, but also the strong influence of the temperature on. the permeability of the ferrite and the tales of the electromagnet. In the linear part of the curves in figure 8, the influence
<EMI ID = 26.1>
Because of its high sensitivity in weak magnetic fields, and the linear relationship between magnetic field strength and. resistance of the field measurement probe, the device according to the invention has advantages in many cases, in particular dan3 the multiplication and division devices used in command and control systems. The device according to the invention can be used, for example, to supply the control currents intended for Hall generators, when their source
<EMI ID = 27.1>
generators.
CLAIMS
1.- Device comprising a semiconductor resistor whose value depends on the intensity of the field (field measurement probe) placed in the air gap of an electromagnet, characterized.
<EMI ID = 28.1>
by ferrite, the saturation of which is appreciably lower than that of the magnetic core of the electromagnet.