DE977440C

DE977440C - Overlay device for alternating currents

Info

Publication number: DE977440C
Application number: DES34828A
Authority: DE
Inventors: Clemens Dipl-Ing Probst
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1953-08-18
Filing date: 1953-08-18
Publication date: 1966-06-23

Description

Es sind Überlagerungseinrichtungen auf magnetischer Grundlage bekanntgeworden. Diese weisen einen magnetischen Kern mit verschiedenen Wicklungen auf, denen die zu überlagernden Ströme zugeführt werden. Es ist ferner bekanntgeworden, Trockengleichrichter unter Ausnutzung ihrer nichtlinearen Widerstandscharakteristik zur Überlagerung von Wechselströmen zu verwenden, indem man durch den Trockengleichrichter den einen der zu überlagernden Wechselströme fließen läßt, während man den anderen Wechselstrom zur Erregung einer Magnetfeldanordnung benutzt, in deren Luftspalt der Trockengleichrichter angeordnet ist. Des weiteren ist es bekannt, bei derartigen Einrichtungen an Stelle von Trockengleichrichtern Widerstände aus Wismut, Tellur oder ihren Legierungen zu verwenden. Hierbei beruht die Überlagerung auf der Ausnutzung der Abhängigkeit des ohmschen Leitwertes, die diese Stoffe in einem veränderlichen Magnetfeld erfahren. aoOverlay devices on a magnetic basis have become known. These wise a magnetic core with different windings, to which the currents to be superimposed are fed will. It has also become known, dry rectifiers utilizing their non-linear resistance characteristics for superimposition to use alternating currents by passing through the dry rectifier one of the to be superimposed alternating currents to flow, while the other alternating current for excitation a magnetic field arrangement is used, in the air gap of which the dry rectifier is arranged. Of It is also known to use resistors instead of dry rectifiers in such devices to use from bismuth, tellurium or their alloys. This is where the overlay is based on the use of the dependence of the ohmic conductance, which these substances in a changeable way Experience magnetic field. ao

Es ist ferner bekannt, den Halleffekt in einem Halbleiterkörper aus Germanium zum Überlagern von Wechselstrom auszunutzen. Die dabei entstehende Hallspannung ist eine Spannung, die auf der Oberfläche des Widerstandes an zwei Punkten entsteht, wenn der Widerstand zugleich von einem Strom / durchflossen und einem Magnetfeld von der Stärke B ausgesetzt wird. An den beiden Punkten herrscht, wenn zwar ein Strom, aber kein Magnetfeld vorhanden ist, die Spannung Null, mitIt is also known to use the Hall effect in a semiconductor body made of germanium to superimpose alternating current. The resulting Hall voltage is a voltage that arises on the surface of the resistor at two points when a current / flows through the resistor and a magnetic field of strength B is exposed at the same time. At the two points, if there is a current but no magnetic field, the voltage is zero

609 611/7609 611/7

Magnetfeld jedoch eine bestimmte Spannung, die sogenannte Hallspannung. Für diese giltMagnetic field, however, a certain voltage, the so-called Hall voltage. For this applies

U = const -J-B. U = const -JB.

Die Ausnutzung der Hallspannung gibt gegenüber der Ausnutzung des Ohmwertes den Vorteil, daß eine vollständig lineare Überlagerung ohne Oberwellen erreicht werden kann. Die Überlagerung ist multiplikativ. Außerdem wird bei der Verwendung der Hallspannung kein besonderes Abnahmemittel benötigt, da die überlagerten Ströme unmittelbar an den Hallanschlüssen des Widerstandes abnehmbar sind. Der mit den bekannten Hallmodulatoren bisher erreichte Modulationsgrad ist jedoch sehr gering. So konnte unter Anwendung von Germaniumhalbleiterkörpern bei einer Feldstärke von 10 000 Gauß lediglich 5% erreicht werden. Das ist im Vergleich zu anderen bekannten Modulatoren sehr wenig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausnutzung der bekannten vorteilhaften Eigenschaften der bekannten Hallmodulatoren eine wesentlich bessere Modulationseinrichtung zu schaffen. The use of the Hall voltage has the advantage over the use of the ohmic value, that a completely linear superposition without harmonics can be achieved. The overlay is multiplicative. In addition, when using the Hall voltage, there is no special means of acceptance required because the superimposed currents are directly at the Hall connections of the resistor are removable. The degree of modulation achieved so far with the known Hall modulators however, it is very small. For example, using germanium semiconductor bodies at a field strength of 10,000 Gauss, only 5% can be achieved. That is known in comparison to other Modulators very little. The invention is based on the object, taking advantage of the known advantageous properties of the known Hall modulators to create a much better modulation device.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlagerungseinrichtung für Wechselströme, bestehend aus einer Hallanordnung mit einem Halbleiterkörper als Modulationselement, und liegt darin, daß der Halbleiterkörper aus einer an sich bekannten Verbindung mit einer Trägerbeweglichkeit, die wesentlieh größer ist als die von Germanium, insbesondere aus einer Verbindung vom Typ A₁₁₁By, vorzugsweise mit einer Trägerbeweglichkeit von mindestens 20 000 cm²/Vsec, besteht.The invention relates to a superimposition device for alternating currents, consisting of a Hall arrangement with a semiconductor body as modulation element, and consists in that the semiconductor body consists of a compound known per se with a carrier mobility that is substantially greater than that of germanium, in particular a compound of the A ₁₁₁ By type, preferably with a carrier mobility of at least 20,000 cm ² / Vsec.

Während, wie bereits erwähnt, mit einem HaIlmodulator mit Germaniumhalbleiterkörper lediglich 5 % Modulationsgrad erreicht werden konnte, kann durch die Anwendung der durch die Erfindung gegebenen Lehre ein wesentlich höherer Wert, ja sogar 100%, erreicht werden. Diese sich über mehr als eine Zehnerpotenz erstreckende beachtliche Verbesserung kann aus den derzeit bekannten Eigenschaften der erfindungsgemäß verwendeten Halbleiterkörper nicht ohne weiteres hergeleitet werden, selbst nicht aus dem höheren Wirkungsgrad der solche Halbleiterkörper verwendenden Hallgeneratoren, der jedoch selbst auch nicht bekannt sowie nicht ohne weiteres vorhersehbar war. Besonders geeignet für die Zwecke der Erfindung sind an anderer Stelle vorgeschlagene halbleitende Verbindungen von der Form AmBy, z. B. Indiumantimonid (InSb) oder Indiumarsenid (InAs). Das sind also Verbindungen von Stoffen der III. und der V. Gruppe des periodischen Systems der Elemente. Bei diesen Halbleiterkörpern wird der Zusammenhang ausgenutzt, der zwischen ihrer Trägerbeweglichkeit und der Änderung der elektrischen Eigenschaften besteht, die der Widerstandsköper unter der Wirkung eines Magnetfeldes erfährt. Als Trägerbeweglichkeit· bei Halbleitern wird die Beweglichkeit der Ladungsträger, nämlich der Elektronen oder der Defektelektronen, bezeichnet. Diese ist beispielsweise bei Indiumantimonid größer als 20 000 cm²/Volt · see.While, as already mentioned, only 5% degree of modulation could be achieved with a half-modulator with germanium semiconductor body, a significantly higher value, even 100%, can be achieved by applying the teaching given by the invention. This considerable improvement, extending over more than a power of ten, cannot readily be derived from the currently known properties of the semiconductor bodies used according to the invention, not even from the higher efficiency of the Hall generators using such semiconductor bodies, which, however, was itself not known and could not be easily foreseen . Particularly suitable for the purposes of the invention are semiconducting compounds of the form AmBy proposed elsewhere, e.g. B. indium antimonide (InSb) or indium arsenide (InAs). So these are compounds of substances from III. and the V group of the periodic table of elements. These semiconductor bodies make use of the relationship that exists between their carrier mobility and the change in the electrical properties that the resistance body experiences under the action of a magnetic field. In semiconductors, the mobility of the charge carriers, namely the electrons or the defect electrons, is referred to as carrier mobility. In the case of indium antimonide, for example, this is greater than 20,000 cm ² / volt · see.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist im folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen. Sie zeigt einen magnetischen Kern 1, in dessen Luftspalt ein plättchenförmiger Widerstand 2 aus einer Halbleiterverbindung, z. B. aus Indiumantimonid, angeordnet ist. Der Luftspalt wird in Wirklichkeit nur so schmal gemacht, daß der plättchenförmige Widerstand 2 diesen gerade ausfüllt. Durch die Wicklung 3 wird ein Strom von der Frequenz f_t zugeführt, die im Kern 1 und dessen Luftspalt, also in dem Widerstandskörper 2, einen ebenfalls mit der Frequenz Z₁ sich ändernden Magnetfluß erzeugt. Ein Strom von der Frequenz f₂ fließt durch den Widerstand 2 über die Anschlüsse 4 und 5. An den Anschlüssen 6 und 7 werden die überlagerten Ströme abgenommen.For a more detailed explanation of the invention, reference is made below to the drawing. It shows a magnetic core 1, in the air gap of which a platelet-shaped resistor 2 made of a semiconductor compound, e.g. B. of indium antimonide, is arranged. In reality, the air gap is only made so narrow that the platelet-shaped resistor 2 just fills it. A current at the frequency f _{t is} fed through the winding 3, which generates a magnetic flux also changing _{at the frequency Z 1} in the core 1 and its air gap, that is to say in the resistance body 2. A current at the frequency f ₂ flows through the resistor 2 via the connections 4 and 5. The superimposed currents are taken from the connections 6 and 7.

Claims

80 PATENT CLAIMS:

1. Superimposition device for alternating currents, consisting of a Hall arrangement with a semiconductor body as a modulation element, characterized in that the semiconductor body consists of a compound known per se with a carrier mobility which is significantly greater than that of germanium, in particular a compound of the ^ ₁₁₁ Sy type , preferably with a carrier mobility of at least 20,000 cm ² / Vsec.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the semiconductor body consists of indium antimonide or indium arsenide.

Considered publications: German patent specifications No. 628791, 648370, 691854, 820018, 814 178;

U.S. Patent Nos. 1,778,796, 2,549,775; Helvetia physica acta, 1953, pp. 395 to 399.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings