DE2241056A1 - Verfahren und vorrichtung zur feststellung unebener magnetfelder - Google Patents

Description

A 2244
21. August 1972

Agency of Industrial Science & Technology
3-1 Kasumigaseki 1 chome, Ghiyoda-ku
Toky / JAPAN ' . ' .

Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung unebener Magnetfelder

Die vorliegende Erfindung besieht sich im allgemeinen auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Feststellung unebener
Magnetfelder und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrischen Feststellung des Vorhandenseins
einer Ortsumkehrung des Magnetfeldes, wie z. B. eines Magnetblasenbereiches.

Es ist neulich gefunden worden, dass eine Ortsumkehrung des
Magnetfeldes oder ehe Magnetblase in einem Orthoferrit- oder Granatelement vorhanden ist, das einem Vorspannungsmagnetfeld ausgesetzt ist, wobei die Art der Anwendung dieses Phänomens auf einen Speicher- oder Logikvorgang entwickelt worden ist. Das herkömmliche Verfahren zur elektrischen Feststellung von Magnetblasenbereiche verwendet den Hall-Effekt eines Halbleiters oder den Magnetwiderstandeffekt von Halbleiter- oder

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Magnetelementen.

Nach dem Peststellungsverfahren unter Verwendung des Hall-Effektes oder eines Halbleiters wird ein Halbleiterelement mit ehern kleineren aktiven Bereich als die Dimensionen der Magnetblase zur Feststellung des Magnetfeldes aus der Magnetblase verwendet. Dabei ändert sich die Grosse des Halbleiter-.elements entsprechend der Grosse der Magnetblase. Die zur Feststellung einer verhältnismässig kleinen Magnetblase verwendete Halbleitervorrichtung, muss demgemäss in ihrer Grosse verkleinert werden, wodurch Schwierigkeiten .bei der Herstellung geeigneter Halbleiterelemente entstehen. Auch nimmt das abgetastete Ausgangssignal entsprechend der Kleinheit des Elementes nachteilig ab, so dass auch der Rauschabstand bzw. das Verhältnis zwischen dem Signal und dem Geräusch abnimmt, bis ein solches kleines Element beispielsweise unbrauchbar zur Feststellung einer winzigen Magnetblase im Granat, die etwa 5 um gross ist, unbrauchbar wird.

Das herkömmliche Verfahren verwendet vierpolige Hall-Elemente bzw. Hall-Elemente mit vier Anschlussklemmen. Dadurch wird praktisch unmöglich, eine zweidimensionale Anordnung zur Feststellung von Magnetblasen, als solche bestehen, in zweidimensionalen Raum zu bilden, und zwar infolge der Kompliziertheit der Beechaltung.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur-Hwstellung unebener Magnetfelder, in welchen ein Magnetfeld in einer gegebenen festgelegten Richtung und ein umgekehrtes Magnetfeld gleichzeitig vorhanden sind, und zwar unter Verwendung der neulich gefundenen

* geändert gemäß Eingabe •tagegongwi am iSJLL·

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galvanomagnetischen Effekte der Halbleiteranordnungen.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur digitalen oder analogen Feststellung von Magnetblasen im Magnetkörper, wobei dieses Verfahren die Verwendung eines im Vergleich mit der festzustellenden Magnetblase grossen Halbleiterelements ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Feststellung unebener Magnetfelder, wobei diese Vorrichtung das Bilden einer zweidimensionalen Reihen- oder Anordnungskonstruktion ermöglicht.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur elektrischen Feststellung der Lage oder Stellung von Magnetblasenbereichen im Magnet-

körper, ohne die Magnetblasen zu verschieben oder zu verlagern.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur digitalen oder analogen und gleichzeitigen Feststellung der Lage einer Vielzahl von Magnetblasen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Systems zur Durchführung logischer Vorgänge im Laufe der Feststellung von Magnetblasenbereichen.

Das Verfahren zur Feststellung unebener Magnetfelder nach der vorliegenden Erfindung weist die Verfahrensschritte auf, die darin bestehen, dass eine oder mehrere Halbleitervor-

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richtungen mit je zumindest zwei Elektroden umgekehren Magnebfeldern örtlich ausgesetzt werden, und dass eine Spannung oder ein Strom an die Eingangselektroden der Halbleitervorrichtungen angelegt und die Spannung oder der Strom, der an den Ausgangselektroden der Halbleiter erscheint, gemessen bzw. festgestellt wird.

Weitere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung erhellen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen; darin zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Feststellung unebener Magnetfelder unter Verwendung einer zweipoligen Halbleiteranordnung;

Figur 2 eine Ansicht zur Veranschaulichung des Prinzips des in Figur 1 dargestellten Feststellungsverfahrens;

Figur 3 eine Ansicht zur Veranschaulichung einer der in Figur 1 gezeigten Halbleiteranordnung in Arbeitszustand äquivalenten Anordnung;

Figur 4 bis 11 ecLematische Ansicht anderer Ausführungsformen zur Feststellung eines unebenen Magnetfeldes unter Verwendung einer zweipoligen Halbleiteranordnung nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 12 eine schematische Ansicht einer Matrix mit einer Vielzahl der Vorrichtungen der in Figur 9 gezeigten Art;

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Figur 13 und 14 schematische Ansichten weiterer Ausführungsformen zur Feststellung eines unebenen Magnetfeldes unter Verwendung einer zweipoligen Halbleiteranordnung nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 15 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Prinzips des Verfahrens zur Feststellung eines unebenen Magnetfeldes unter Verwendung eines vierpoligen Hall-Elements nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 16 bis 17 schematische Ansichten zur Veranschauliehung von Verfahren zur Feststellung eines unebenen Magnetfeldes unter Verwendung dreipoliger Hall-Elemente nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 19 eine graphische Darstellung der Charakteristiken eines Hall-Elementes;

Figur 20 und 21 schematische Ansicht weiterer Ausführungsformen zur Feststellung eines unebenen Magnetfeldes unter Verwendung dreipoliger Halbleiteranordnungen nach dem erfindungsgemässen Verfahren?

Figur 22 und 23 Draufsichten eines Matrixmusters dreipoliger Hall-Elemente;

Figur 24 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform zur Durchführung logischer Vorgänge unter Verwendung dreipoliger Hall-Elemente;

Figur 25 bis 27 ein Verfahren zur Geräuschbeseitigung, das dem erfindungsgemässen Detektor angepasst werden ^kanni 309808/1046

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Figur 28 ein Oszillogramm zur Veranschaulichung der Sucheigenschaften eines dreipoligen HaIl-Detektore;

Figur 29 eine weitere Ausführungsform unter Verwendung vierpoliger Hall-Elemente zur Feststellung eines ungleichen Magnetfeldes nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 30 eine weitere Ausführungsform unter Verwendung dreipoliger Hall-Elemente zur Feststellung eines unebenen Magnetfeldes nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 31 und 32 das Prizip, nach welchem ein Regelwider-,Standselement ungleiche Magnetfelder feststellt;

Figur 33 eine Ausführungsform unter Verwendung von Regelwiderstandselementen zur Durchführung logischer Vorgänge nach dem erfindungsgemässen Verfahren;

Figur 34 ein Schaltbild von Regelwiderstandselementen; und

Figur 35 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Zeit-Ausgangsleistungsverhältnisses bei der Feststellung einer sich bewegenden oder laufenden Magnetblase nach dem erfindungsgemässen Verfahren.

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Bezugnehmend auf Figur 1 zeigt diese Figur eine erfindungsgemässe Ausführungsform unter Verwendung einer zweipoligen Halbleiteranordnung. Ein Halbleiterkörper 1 hat zwei Elektroden 2, 3 an entgegengesetzten Seiten, wie in der Zeichnung gezeigt. Diese Anordnung ist auf einem Magnetkörper angeordnet und dem Magnetfeld B in einer zur Anordnung senkrechten Richtung ausgesetzt.

Falls ein umgekehrtes Magnetfeld B, infolge einer Magnetblase 8 im Magnetkörper die Elektroden 2, 3 schneidet oder kreuzt, fliesst der Strom unter entgegengesetzten Hall-Neigungswinkeln © , ©_d in Bezug auf die in Figur 2 gezeigten Elektroden. Der Grund dafür ist, dass die Richtung des Magnetfeldes in der linken Hälfte des Halbleiterkörpers 1 zur Richtung des Magnetfeldes in der rechten Hälfte der Anordnung entgegengesetzt ist. Daher fliesst der Strom in einem verteilten Muster symetrisch zur Grenzenlinie zwischen dem umgekehrten Magnetfeld und dem Vorspannungsmagnetfeld. Die Halbleiteranordnung ist den in Figur 3 gezeigten parallel geschalteten zweipoligen Halbleiteranordnungen äquivalent. Wie ohne weiteres ersichtlich, hängt das Widerstandsanstiegsverhältnis infolge der Magnetwiderstandswirkung wesentlich von dem Verhältnis der Breite w des Elements zur Länge j& zwischen den Elektroden des Elementes ab und ist zur w/Jt im wesentlichen proportional. Daher ist die Vorrichtung nach Figur 1, wenn sie einem umgekehrten Magnetfeld B^ teilweise ausgesetzt ist, der Parallelschaltung zweier Vorrichtungen mit halber Breite (w/2) äquivalent, wobei der Verhältniswiderstandsanstieg gegenüber jenem, bei welchem die Vorrichtung nur einem gleichmässigen Magnetfeld B ausgesetzt ist, abnimmt. Wenn die Magnetblase im Magnetkörper, d. h. in dem umgekehrten Magnetfeld B*, fast so stark wie das gleich-

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massige Vorspannungamagnetfeld B_Q ist, wird der Widerstandsanstieg um die Hälfte verkleinert. Daher kann die Magnetblase ohne Schwierigkeiten gefunden werden, indem elektrischer Strom durch die Vorrichtung hindurch zur Peststellung der Abnahme des Widerstandes in Form einer Spannung fliessengelassen wird. Die tatsächlichen Ergebnisse sind wie folgt:

Der verwendete Halbleiter war InSb des η-Typs; die Länge zwischen den Elektroden war 60 Jim, die Breite 50 um, die Dicke 5 um und der Eingangswiderstand 60Λ (kein Magnetfeld). Diese Halbleiteranordnung wurde zur Peststellung eher Magnetblase einer Grosse von 130 ym im Durchmesser verwendet, die in Orthoferrit YPeO^ erscheint, wenn einem Vorspannungsmagnetfeld oder Vormagnetisierungsfeld ausgesetzt, das etwa 20 Oersted stark war. Wenn sich die Magnetblase in der selben Art, wie in Figur 1 gezeigt, befindet, nahm der Widerstand um etwa 0,1X1 ab. Diese Abnahme wurde in Form einer Ausgangsspannung (etwa 1 mV) festgestellt, wenn elektrischem Strom (etwa 10 mA) gestattet wurde, durch die Vorrichtung zu fliessen.

Das oben erwähnte Phänomen ist besonders auffallend, wenn ein Plasmastrom 4 durch den Halbleiterkörper 1 fliesst. Wird eine Hochspannung über den Schwellenwert hinaus an die ohmischen Elektroden oder Injektinnselektroden 2, 3 des HaIbleiterkörpers 1 angelegt, so strömt ein Plasmastrom 4 durch den Halbleiter in Form eines feinen oder dünnen Stromes 4 (Figur 4). Dies erfolgt, wenn das Material des Halbleiters negative Leitfähigkeitseigenschaften der Steuerungsart aufweist. Dieser fadenförmige Strom 4 ist aus Elektronen und

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positiven Löchern zusammengesetzt, so dass keine Hall-Wirkung im Halbleiter erscheint, wenn er dem Magnetfeld in der senkrechten Richtung ausgesetzt wird, wobei der fadenförmige Strom von der Lorentz-Kraft in einer äusserst wirksamen Art und Weise beeinflusst wird. Insbesondere wird der fadenförmige Strom einer Querkraft durch das Vorspannungsmagnetfeld (kein umgekehrtes Magnetfeld in der Halbleiteranordnung) und der einen oder der anderen Kante des Halbleiterkörpers ausgesetzt. Falls jedoch ein örtlich umgekehrtes Magnetfeld 8 in der Halbleiteranordnung vorhandßn ist, wird der fadenförmige Strom an der Grenze zwischen dem umgekehrten Magnetfeld und dem Vormagnetfeld eingeschränkt. Der Grund dafür ist, dass de Lorentz-Kraft auf den fadenförmigen Strom in der entgegengesetzten Richtung in den betreffenden Magnetfördern wirkt.

Bezugnehmend auf Figur 5 zeigt diese Figur eine Halbleiteranordnung mit einer Elektrode 2 an einem Ende und einer Vielzahl gesonderter HeMroden 3_O» 3^, 3_n_i und 3_n am anderen Ende. Wird nun eine Spannung über einen gewissen SchwelLenwert hinaus an den entgegengesetzten Elektroden 2, 3 angelegt, so wird ein fadenförmiger Strom im Halbleiterkörper 1 erzeugt. Dann ist die Halbleiteranordnung dem Magnetfeld B senkrecht zur Anordnung auf die Lorentz-Kraft F auf die Elektronen und die positiven Löcher in der Querrichtung wirkt. Wie in Figur 5 gezeigt, wird der elektrische Strom nach rechts verschoben, mit dem Ergebnis, dass der elektrische Strom nur entlang der Bahn fliesst, die von der Zählerelektrode 3_n zur Elektrode 2 führt. Besteht jedoch ein umgekehrtes Magnetfeld B^ in der Halbleiteranordnung (sjäie Figur 6), so befinden sich die Querkräfte F_Q und F_d in dem Vormagnetisierungsfeld und in dem umgekehrten Magnetfeld in einer Lage, in welcher sie zueinander entgegengesetzt sind, so

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dass der fadenförmige Strom an der Grenzlinie beschränkt wird. Die Grenze des umgekehrten Magnetfeldes schneidet offensichtlich die Elektrode, durch welche der elektrishe Strom fliesst. Somit kann die Lage des umgekehrten Magnetfeldes ohne Schwierigkeit festgestellt werden, indem festgestellt wird, in welcher Elektrode der elektrishe Strom fliesst.

Falls sich ein umgekehrtes Magnetfeld B,, wie z. B. eine Magnetblase, im mittleren Bereich der Halbleiteranordnung, wie in Figur 7 gezeigt, befindet, so wirken die Lorentz-Kräfte F_d und P auf den elektrischen Strom und beschränken denselben in der linken Grenzlinie, wobei jedoch die Lorentz-Kräfte auf den elektrischen Strom an der rechten Grenzlinie in einer unterschiedlichen Art wirken, wodurch der elektrische Strom verstreut wird. Somit kann die Stellung dieser Magnetblase festgestellt werden, indem festgestellt wird, in welcher der elektrische Strom fliesst. In diesem besonderen Fall ist eine solche Elektrode die Elektrode 3^.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform, welche eine Magnetblase, falls eine vorhanden ist, auf eine wirksamere Weise, als die in Figur 7 gezeigte Vorrichtung, feststellen kann. Diese Halbleiteranordnung hat eine gemeinsame Elektrode an einem Ende und eine Vielzahl von Gegenelektroden, die an Vorsprüngen vorgesehen sind, die sich von dem anderen Ende erstrecken. Wird nun dieser eingeschnittene Halbleiter auf einen Magnetkörper gelegt, und weist der Magnetkörper eine Magnetblase 8 auf, so fliesst der fadenförmige Strom durch die Elektrode hindurch, die sich an einem der Grenzbereiche der Magnetblase befindet.

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ORIGINAL INSPECTED

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Selbstverständlich hängt von der Rihtung des Stromes und des Magnetfeldes als, in welcher Seite der Magnefblase der elektrische Strom beschränkt ist. Falls :zwei oder mehrere Magnetbläsen auf die Halbleiteranordnungen wirken, strömt der fadenförmige Strom durch so viele Elektroden hindurch, wie JMagnetblasen vorhanden sind.

Ein Halbleiter mit elektrisch negativer Leitfähigkeit der Stromregelart aus Ge, Si, GaAs, p-Typs und aus anderen ähnlichen Materialien, kann beispielsweise verwendet werden. Die Elektroden können der ohmischen Kontaktart angehören. Es können jedoch zur Erzielung besserer Ergebnisse Elektroden verwendet werden, welche Elektronen und positive Löcher in den Halbleiterkörper (n⁺-Elektrode für den Halbleiterkörper des p-Typs, p⁺ oder n⁺-Elektrode für den eigenleitenden Halbleiterkörper) injizieren können.

Bei der in Figur 9 gezeigten Ausführungsform hat der Halbleiterkörper 1 eine gemeinsame Elektrode.2an einem Ende und drei unterschiedliche Zählerelektroden 5, 6 und 7 am anderen Ende. Diese Zählerelektroden bilden eine Elektrode 5 zur Erzeugung fadenförmigen Stromes, eine Kippelektrode 6 für den fadenförmigen Strom und eine Kollektorelektrode 7 für fadenförmigen Strom. Wird eine Spannung über einen bestimmten Schwellenwert hinaus an die Elektroden 2 und 5 angelegt, so erscheint ein fadenförmiger Strom 4 innerhalb des Halbleiterkörpers . Wird die Halbleiteranordnung einem Magnetfeld'in einer Richtung senkrecht zum Halbleiterkörper ausgesetzt, so wird der fadenförmige Strom in der Richtung senkrecht zom Magnetfeld verschoben, da die Lorentz-Kraft auf die Elektronen und auf die positiven Löcher in der selben Richtung wirkt. Wird beispiels- ' weise da» Magnetfeld B von der Rückseite auf die Vorderseite

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kl

nach der Zeichnungefigur gerichtet, so wirkt die Kraft auf den fadenförmigen Strom nach rechts. Wird eine Spannung über einen bestimmten Schwellenwert hinaus an die Elektroden 2 und 6 und an die Eteldbroden 2 und 7 angelegt, so wird der fadenförmige Strom 4 nach rechts in Figur 10 verschoben. Wird die Halbleiteranordnung auf einen Magnetkörper gelegt, in welchem eine Magnetblase 8 vorhanden ist, so wird das Magnetfeld am entsprechenden Teil zur Magnetblase örtlich umgekehrt. Dann wird der fadenförmige Strom 4 an der Grenzlinie des umgekehrten Magnetfeldes eingeschränkt, da die durch die Magnetblase herbeigeführte Lorentz-Kraft entgegengesetzt zur Lorentz-Kraft liegt, die durch das Vormagnetisierungsfeld bewegt wird. Wie aus dem obigen ersichtlich, spricht eine Kippelektrode, bzw. eine Elektrode 6 zum Abtasten bzw. Wobbein des fadenförmigen Stromes, die an einem Ende des Halbleiterkörpers vorgesehen und fast so gross ist, wie das ganze Ende des Halbleiterkörpers, auf den fadenförmigen Strom an, wenn er an der Grenzlinie einer Magnetblase eingeschränkt wird. Der aus der Kippelektrode 6 zu einer Detektoreinrichtung, wie z. B. einen mit der Kppetektrode in Reihe geschalteten Widerstand, fliessende elektrische Strom, kann zur Peststellung einer Magnetblase, falls eine vorhanden ist, im Halbleiterkörper verwendet werden. Hierbei ist zu beachten, dass, falls eine vierte Zahl magnetischer Blasen im Halbleiterkörper vorhanden sind, die dabei festgestellte Magnetblase jene ist, die der fadenförmige Strom im Laufe der Verschiebung zuerst erreicht.

1st keine Magnetblano im Halbleiterkörper vorhanden und wird nur ein gleiclimässiges Magnetfeld an den ganzen Halbleiterkörper angelegt, go wird der fadenförmige Strom nnch rechts getrieben,

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λ*

bis er die Kollektorelektrode 7 erreicht hat und dort bleibt, worauf der elektrische Strom durch die Kollektorelektrode fliesst, wobei jedoch wenig oder kein elektrischer Strom durch die Kippelektrode 6 fliesst. Ist eine Vielzahl von Magnetblasen 8 im Halbleiterkörper 1, wie in Fig. 11 gezeigt, vahanden, so bleibt der fadenförmige Strom in einer gewissen Stellung in dem Kippbereich, um zu bewirken, dass der elektrische Strom durch die Kippelektrode 6 fliesst, wie in dem Fall bei dem Vorhandensein einer einzigen Magnetblase 8, wodurch zumindest eine der Magnetblasen festgestellt wird.

Nachfolgend wird ein praktisches Beispiel gegeben:

Als Halbleiterkörper wurde InSb des p-Typs verwendet, wobei die Breite des Körpers etwa 2,5 mm und die Länge zwischen den Elektroden 700 pm betrug. Eine der Elektroden wurde auf ein Ende des Körpers angelegt, wogegen die anderen drei Elektroden an das andere Ende angelegt wurden. Die Halbleiteranordnung' wurde einem Magnetfeld einer Stärke von 1 k Gauss ausgesetzt. Es wurde gefunden, dass 90 $ des ganzen Stromes durch eine bestimmte Elektrode zum Fliessen gebracht wurde, deren Stellung jener der Richtung des Magnetfeldes, rechts oder links war. Es wurde auch gefunden, dass beim Anlegen eines umgekehrten Magnetfeldes der fadenförmige Strom an seiner Grenzlinie stehen blieb.

Die Vielzahl länglicher Halbleiterelemente nach Figur 11, sind auf einem Magnetkörper parallel geschaltet, wobei, falls der Magnetkörper Magnetblasen enthält, elektrischer Strom durch die Kippelektrode 6 des Elementes fliesst, das auf der Magnetblase 8 liegt, wodurch das Vorhandensein von zumindest einer

- 1.3 3 0 H 8 Π 8 / I 0 A 6

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JlH

Magnetblase in der bestimmten Reihe, in welcher das Element liegt, festgestellt wird.

Ist eine Vielzahl länglicher Elemente 1 in einer Matrix auf einem Magnetkörper nach Figur 12 angeordnet, und sich eine Magnetblase in der Kreuzstelle bzw. im Schnittpunkt der einzelnen Elemente befindet, so wird auf ähnliche Weise elektrischer Strom durch die Kippelektroden 6 der einzelnen Elemente fliessen. Ist also eine Vielzahl von Magnetblasen im Magnetkörper vorhanden, so kann deren Stellung ohne weiteres festgestellt werden.

Eine Vielzahl länglicher Elemente kann in kreisförmiger und radialer Form oder in einer anderen beliebigen Form angeordnet sein, falls sie die Feststellung einer Magnetblase am Schnittpunkt gestattet.

Wie aus dem obigen ersichtlich, weist das Verfahren zur Feststellung eines umgekehrten Magnetfeldes die Verfahrensschritte auf, die darin bestehen, dass eine mit Elektroden versehene Halbleiteranordnung auf einen Magnetkörper gelegt, dem fadenförmigen Strom im Halbleiter zu Wobbein gestattet, der fadenförmige Strom an der Grenzlinie des umgekehrten Magnetfeldes eingeschränkt und festgestellt wird, durch welche Elektrode der fadenförmige Strom fliesst, wodurch die Lage der Magnetblase im Magnetkörper festgestellt wird. Wird eine Reihenfolge von Spannungsimpulsen an die Elektroden angelegt, um dem fadenförmigen Strom zu ermöglichen, das Innere des Halbleiters in regelmässigen Zeitintervallen zu Wobbein, so wird die Magnetblase in angemessener Zeit festgestellt werden. Fa^LLs das umgekehrte Magnetfeld angelegt ist, um die freien Seiten (Seiten, die keine Elektroden haben) einer Halbleiteranordnung mit zwei

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Stirnelektroden (siehe Figur 13) zu schneiden, so sind die Eichtungen des Magnetfeldes in der oberen und in der unteren Hälfte der Halbleiteranordnung zueinander entgegengesetzt, so dass auch die Hall-Winkel, d. h. die Neigungswinkel des elektrischen Stromes zueinander entgegengesetzt liegen. Dies ist einer Halbleiteranordnung mit einer Metallgrenzlinie 9 in der selben Stellung wie die Grenzlinie des "umgekehrt en Magnetfeldes elektrisch äquivalent. Insbesondere ist in Figur 13 (B) eine äquivalente Anordnung in Form von an in Reihe geschalteten Elementen gezeigt, wovon jedes Element eine Länge von i/2 und eine Breite von w hat. Demgemäss ist das Widerstandsanstiegsverhältnis zweimal grosser wie jenes für ein Element mit der Dimension Jt mal w. Sind die Stärken der Magnetfelder B und B, im wesentlichen gleich, so wird das Widerstarnsanstiegsverhältnis des Elementes durch das umgekehrte Magnetfeld (Figur 13 (C)) verdoppelt. Wird also elektrischer Strom durch das Element geleitet, so kann dieser Widerstandsanstieg in Form einer Erhöhung der Spannung an den Elektroden festgestellt werden. Somit kann schliesslich das ' umgekehrte Magnetfeld festgestellt werden.

Bezugnehmend auf Figur 14 erscheint dort ein umgekehrtes Magnetfeld B-, im Mittelabschnitt des Elementes mit dem Ergebnis, dass das Element zwei Pseudometallgrenzen 9 hat. In diesem Falle wird das Widerstandsanstiegsverhältnis des Elementes verdreifacht. Da das Widerstandsanstiegsverhältnis zur Anzahl der Grenzlinien umgekehrter Magnetfelder proportional ist, kann also die Anzahl der Magnetblasen mit einem länglichen Halbleiterelement gezählt werden. Nachfolgend werden praktische experimental^ Ergebnisse gegeben:

-Vi

ii hü/ I i) /,

jib

Ein Halbleiterkörper wurde aus InSb des η-Typs hergestellt; die Länge zwischen den Elektroden war 60 yua, die Breite war 50 ym und die Dicke 5 yia. Der Eingangswiderstand des Elementes war 60 Ω· . Auf dieselbe Weise, wie in Figur 13 gezeigt, wurde dieses Element auf eine Magnetblase in YPeO-, unter einem Vormagnetisierungsfeld von 20 Oersted gelegt. Als Ergebnis erhöhte sich der Widerstand des Elementes um etwa 0,1 Ct _f wobei diese Erhöhung als Spannungsabfall einer Grosse von etwa 1 mV beim elektrischen Strom von 10 mA festgestellt wurde.

Bezugnehmend auf Figur 15, wird nun eine vierpolige Hall-Halbleiteranordnung beschrieben. Die Anordnung 1 hat Stromelektroden 2, 3 an den entgegengesetzten grösseren Enden und Ausgangs-Hall-Elektroden 10, 10' an den entgegengesetzten Seiten. Wird nun diese Anordnung einem gleichmässigen Magnetfeld B ausgesetzt, so erscheint eine Hall-Ausgangsspannung an den Hall-Elektroden 10, 10·. Wird sie aber einem umgekehrten Magnetfeld B- ausgesetzt, dessen Grenzlinie die Stromelektroden schneidet, so erscheinen zwei unterschiedliche elektromotorische Hall-Kräfte Vg₀ und V_ßd mit entgegengesetzter Polarität in der oberen und der unteren Hälfte der Anordnung, da die Magnetfelder in den Hälften zueinander entgegengesetzt liegen. Ist das gleichmässige Vormggnetisierungsfeld B dem umgekehrten Magnetfeld B-, sowohl in Bezug auf Stärke als auch in Bezug auf Flächenbereich gleich, so werden die beiden elektromotorischen Hall-Kräfte aufgehoben, wodurch keine Hall-Spannung an den Ausgangselektroden 10, 10' erzeugt wird. Daher ist die vierpolige Hall-Halbleiteranordnung einer Parallelschaltung zweier dreipoliger Elemente äquivalent, die durch die Trennung der vierpoligen Anordnung an der Grenzlinie des umgekehrten Magnetfeldes (siehe Figur 16) gebildet ist. Wird

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Λ-

eines der beiden, jedoch, nicht beide parallel geschalteten Elemente 1, 1'· einem umgekehrten Magnetfeld ausgesetzt, so erscheint an den Ausgangselektroden 10, 10' wenig oder keine Spannung. Sind dagegen die beiden Elemente nur einem umgekehrten Magnetfeld oder nur einem Vorspannungsmagnetfeld ausgesetzt, so erscheint eine wesentliche Ausgangsspannung. Infolge dessen ist es möglich, die Anwesenheit eines umgekehrten Magnetfeldes in einem oder der anderen Elemente aufgrund der Abwesenheit einer wesentlichen Ausgangsspannung festzustellen. Die selbe Wirkung kann mit den parallel geschalteten Elementen nach Figur 17 erzielt werden, die dieselben wie jene nach Figur 16 sind, nur mit Ausnahme der ßelativstellungen der Ausgangselektroden (vergl. Figur 16).

Diese Parallelschaltung kann nicht nur die Anwesenheit eines umgekehrten Magnetfeldes (einer Magnetblase) feststellen, sondern auch logische Vorgänge unter Verwendung magnetischer Blasen durchführen.

Nun folgt eine Erörterung einiger Vorrichtungen, die aus parallel geschaltenen Elementen aus cta selben Material und der selben Form bestehen.

Bezugnehmend auf Figur 17, wird eine UND-Schaltung unter Verwendung der oben erwähnten Parallelschaltung wie folgt beschrieben. Bei dieser Anordnung sind die Ausgangselektroden der Elemente an entgegengesetzten Seiten der betreffenden Elemente in Bezug auf die Richtung des elektrischen Stromes angeordnet. Wird das Elaimt 1 einem Vormagne ti sie rungs feld B und ein Element 1 · einem umgekehrten Magnetfeld B-, infolge einer Magnetblase ausgesetzt und ist die Spannung der Elektroden 2, 2¹ beider Elemente als Null angenommen, so wird dement-

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λ«

sprechend die Spannung der Ausgangselektrode 10 des Elementes durch:

gegeben, worin V die an den Klemmen a, b angelegte Spannung, R„ der Hall-Koeffizient des Halbleiters, t die Dicke des Elementes und I der durch das Element fliessende Strom ist.

Da die Polarität der Hall-Spannung des Elementes 1· jener der Hall-Spannung des Elementes 1 entgegengesetzt ist, wird die Spannung der Ausgangselektrode 10¹ des Elementes 1¹ durch

gegeben. Die an den Anschlussklemmen "e" und "f" erscheinende Ausgangsspannung ist somit durch

^Vef - Sf ^τ <^Bo

gegeben. Wie in der Praxis sind die Magnetfelder B und B_d in Bezug auf Ihre Stärke gleich und in Bezug auf ihre Richtung entgegengesetzt, wobei V-. im wesentlichen gleich Null ist.

Werden die beiden Elemente dem Vorspannungsmagnetfeld B ausgesetzt und ist keine Magnetblase in den Elementen vorhanden, so wird die Ausgangsspannung durch

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gegeben.

So gesehen bildet die Parallelschaltung eine NAIiD-Schaltung von MagnetbTasen.

Bestehen . Magnetblasen in beiden Elementen, so ist die Ausgangsspannung durch

^vef =TT ^IBd

gegeben.

In diesem Falle fungiert sie als eine UND-Schaltung von Magnetblasen. Da das Magnetfeld B dem Magnetfeld B-, entgegengesetzt ist, kann aus der Polarität der Ausgangsspannung bestimmt werden, ob die Parallelschaltung auf eine NAND-Schaltung oder eine UND-Schaltung fungiert..

Bezugnehmend auf Figur 18, ist eine Parallelschaltung mit den Ausgangselektroden 10, 10' auf derselben Seite jedes Elementes 1, 1' in Bezug auf den Strom vorgesehen.

Bei dieser Parallelschaltung erscheint die Aus gangs spannung auf eine Weise, die von jener bei der oben erwähnten Parallelschaltung unterschiedlich ist.

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Ein dreipoliges Halbleiterelement mit Stromelektroden 2, 3 und einer Hall-Ausgangselektrode 10 und eine ähnliche Einrichtung 1* mit Stromelektroden 2', 3' und äner Hall-Ausgangselektrode 10' sind an ihren Stromelektroden parallel geschaltet, wobei die "so gebildete Parallelanordnung mit den Klemmen "a" und "b" verbunden ist. Es sei angenommen, dass die durch die Elemente 1, 1' laufenden Magnetfelder B bzw. B^ darstellen.

Die an der Ausgangselektrode 10 des Elementes 1 erscheinende Spannung V_e zuflieesendenStromes I ist durch:

^Ve - I * Sf ^IBo

gegeben.

Auf ähnliche Weise ist die an der Ausgangselektrode 10' des Elementes 1' erscheinende Spannung V_f zum Leiten eines Stromes "I" durch

^Vd ^s I ⁺ TFC ^IBd

gegeben.

Die zwischen den Ausgangselektroden 10 und 10' erscheinende Spannung V ~ ist somit durch

V₀-F - fT I (B_ft - BJ

ef - K ¹ <^Bo
gegeben.

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Wie aus dieser Gleichung ersichtlich, wird beim Aussetzen beider Elemente 1, 1^f dem selben gleichmässigen Magnetfeld (B = B_d) keine Spannung zwischen den Ausgangselektroden 10 und 10' erscheinen. Ist dagegen das Magnetfeld, welchem diese Elemente ausgesetzt sind, nicht gleichmässig (B_Q ^ B^), so erscheint keine Spannung zwischen den Ausgangselektroden 10 und 10».

Die Spannung ist eine Funktion des Unterschiedes in der Magnetfeldstärke, so dass sie ein Mass der Unebenheit des Magnetfeldes darstellt.

Wird ein Element der Parallelschaltung einem Vorspannungsfeld B und das andere Element einem umgekehrten Magnetfeld B·, ausgesetzt, so ist die Aus gangs spannung V- durch

^Vef = ^ ^{Χ (Β}ο - V
Ru

= _S If(B I + B
2t ^±κ**ο^{ι + 1}^L

gegeben. .

Ist der Absolutwert der Vormagnetisierungsfeldstärke annähernd jenem der Magnetfeldstärke des umgekehrten Magnetfeldes (IB₀I^ B^l) gleich, so wird die Ausgangsspannung durch

Ru
^VH ⁼ cF ^IBd ^¹⁰^

gegeben.

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Ist keine Magnetblase in einem der Elemente vorhanden, so wird die Ausgangsspannung durch

R_H (11)

V =/ I (B₀ - B₀) = 0

gegeben.

Somit erzeugt eine Parallelschaltung zweier dreipoliger Elemente nach der vorliegenden Erfindung keine Ausgangsspannung, wenn keine Blase vorhanden ist.

Dies wird unter Bezugnahme auf Figur 19 näher erörtert, in welcher die Charakteristiken eines Hall-Elementes gezeigt sind. Bei dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung eines einzigen Hall-Elementes zur Peststellung des Magnetfeldes B, aus einer Magnetblase ergibt das Hall-Element nur V™·, als Aus gangs signal. Demgegenüber ergibt eine Schaltung bzw. eine Verbindung zweier dreipoliger Hall -Elemente nach der vorliegenden Erfindung V„, plus Vtt - Aus gangs signal, wobei V- durch das Vorspannungsmagnetfeld B erzeugt wird. Somit erzeugt die Parallelschaltung zweier dreipoliger Hall-Elemente eine Ausgangsspannung, die wesentlich grosser als die Ausgangsspannung des herkömmlichen Detektors ist.

Es ist nicht notwendig, dreipolige Hall-Elemente mit den selben Charakteristiken zu verwenden. Es ist auch nicht notwendig, die selbe Menge elektrischen Stromes durch die beiden Elementvorrichtungen zu leiten. Angenommen, dass die Produktempfindlichkeiten der Hall-Elemente 10, 10' K bzw. K¹ sind, und dass die durch die Elemente 1, 1¹ fliessenden elektrischen Ströme I, I¹ sind. Die zwischen den Ausgangselektroden 10 und 10* erschei-

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nende Spannung V « ist durch:

1 1 ι ι (12)

ef 2 ο 2 d

gegeben.

Wie daraus ersichtlich, erscheint keine Ausgangsspannung für das gleichmässige Magnetfeld (B^ = B_Q), falls die folgende Gleichung erfüllt wird:

KI = K'I· (13)

Die durch die Hall-Elemente 1, 1' fliessenden elektrischen Ströme können geregelt oder gesteuert werden, um die Gleichung (13) zu erfüllen, indem die Widerständen R^, R₂, R, und R. entsprechend ausgewählt werden, die mit den Elementen, die in Figur 20 gezeigt sind in Reihe geschaltet sind.

Eine auf diese Weise geregelte oder gesteuerte Parallelshaltung der Elemente erzeugt die folgende Ausgangsspannung V „ zwischen den Ausgangselektroden 10, 10' der Elemente für ein ungleichmässiges Magnetfeld:

1 ντ(π - ρ.Λ- 04)

V_ ' T7"T (TJ 13 N

_jj β -K X\J-lJj — Da J

β! d. O CL

Ist keine Magnetblase vorhanden, so erscheint keine Ausgangsspannung, ist aber eine Magnetblase in einem der Elemente 10, 10' vorhanden, so ist die Ausgangsspannung V ~ durch:

v_ef = \ KI(Ib₀I + |B_dl) (15)

gegeben.

- 23 309808/10A6

A 2244

Die Anzahl der dreipoligen Hall-Elemente ist nicht auf zwei beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist gleichweise auf drei oder mehr Elemente nach Bedarf anwendbar. Wird eine Vielzahl von Elementen verwendet, so kann eine dieser Elemente einem Bezugsmagnetfeld, d. h. einem Vorspannungsmagnetfeld B , ausgesetzt und als eine gemeinsame Bezugseinheit vervmdet werden. Die in Figur 21 gezeigte Anordnung zur Peststellung einer Vielzahl von Magnetblasen weist eine Vielzahl von dreipoligen Hall-Elementen auf, die in einer Reihe angeordnet sind. Das Element 1, das am linken Ende angeordnet ist, fungiert als Bezugselement, so dass nur dieses Element 1 dauernd dem Magnetfeld B ausgesetzt wird und keine Magnetblase in diesem Bezugselement erscheint.

Eine Anzahl dreipoliger Hall-Elemente 1'i» ^¹?' ^'λ **' sind an der rechten Seite des Bezugselementes 1 in Stellen angeordnet,in welchen Magnetblasen erscheinen können. Die Stromelektroden dieser Elemente sind an die Klemmen "a" bzw. "b" in Parallelschaltung angeschlossen. Eine Spannung wird an diesen Klemmen "a" und "b" angelegt, um zu bewirken, dass elektrischer Strom durch jedes dieser Elemente fliesnt, wobei, falls eine Spannung zwischen der Klemme "e" die mit der Ausgangselektrode des Bezugselementes 1 verbunden ist, und einer

der Klemmen "f.,", "fo"» "fV¹ , erscheint, die ebenso

an die Ausgangselektroden der anderen Elemente 1'* , 1'p> 1'i angeschlossen sind, so zeigt dies die Anwesenheit einer Magnetblase an dem betreffenden Element an. Insbesondere ist eine Magnetblase am Element vorhanden, dessen Aus*- gangselektrode eine Ausgangsspannung in Bezug auf die Ausgangselektrode "e" des Bezugselementes erzeugt.

Diese Anordnung zahlreicher dreipoliger Elemente kann vorteilhafterweise in Form einer integrierter Schaltung, wie in den

- 24 3 0 9808/1046

Figuren 22 und 23 gezeigt, hergestellt werden. Die Schaltungs-"bilder oder Schaltdiagramme zeigen, dass eine der Stromelektroden jedes dreipoligen Hall-Elementes 1 mit einem gemeinsamen Teil verbunden ist, wogegen die anderen Stromelektroden 3 voneinander getrennt sind, wodurch ermöglicht wird, dass der elektrische Strom zu jedem Element 1 nach Bedarf geregelt
werden kann.

Figur 23 zeigt ein Schaltbild dreipoliger Hall-Elemente 1,
die in Karomuster angeordnet sind. In dieser Anordung sind
die Elektroden 2, 3 der Elemente gemeinsam angeschlossen,
wobei nur die Ausgangselektroden 10 der Elemente selbstständig verlängert werden müssen. Daher ist die Bildung einer Anordnung dreipoliger Hall-Elemerte zur Feststellung von Magnetblasen nach der vorliegenden Erfindung sehr leicht,,

Das oben beschriebene Feststellungsverfahren kann bei einem
logischen Vorgang im Magnetblasenbereich wie folgt angewendet werden:

Zurückkehrend zu Figur 17, sind zwei dreipolige Hall-Elemente 1, 1¹ mit den Klemmen "a" bzw. "b" parallel geschaltet, wobei jedes Element Eingangselektroden 2, 3 oder 2⁹, 3' und Ausgangselektroden 10.bzw. 10· hat. Wird diese Parallelschaltung dem selben Magnetfeld ausgesetzt, so erscheint keine Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen "e" bzw. "f", die an die Auselektroden 10 und 10' der Elemente 1 bzw. 1' angeschlossen
sind.

Ist eines der Elemente jedoch einanumgekehrtea Magnetfeld ausgesetzt, so erscheint eine Spannung, welche den Unterschied im

-25

309808/1046

Magnetfeld proportional ist.

Bei dieser Anordnung kann eine an den Klemmen "e" und "f" erscheinende Spannung als das logische Ergebnis eins logischen Vorganges an den in den selben Stellungen wie die Elemente 1, 1' befindlichen Magnetblasen verwendet werden. Ist insbesondere ein umgekehrtes Magnetfeld bzw. eine Magnetblase B. in jedem Element vorhanden, so erscheint eine Spannung, veLche dem Unterschied proportional ist, wodurch die Durchführung einer logischen Verknüpfung "EXCLUSIVES ODER " bzw. "logischer Operator" der Magnetblase an beiden Elemente mittels der Ausgangsspannung ermöglicht wird. Wird eine Gleichstromspannung an die Klemmen "a" und "b" angelegt, so hängt die Polarität der Ausgangsspannung, die an den Klemmen "e" bzw. "f" erscheint, davon ab, welches Element einer Magnetblase ausgesetzt ist. Wird jedoch eine Wechselstromspannung an die Klemmen "a" und "b" angelegt, so "erscheint eine Wechselstromausgangsspannung ungeachtet davon, welches Element einem umgekehrten Magnetfeld ausgesetzt ist, wodurch eine logische Verknüpfung "EXCLUSIVES ODER" bzw. "logischer Operator" möglich wird.

Bezugnehmend auf Figur 24, zeigt diese Figur eine logische ODER-Schaltung unter Verwendung dreier dreipoliger Hall-Elemente. Eines dieser Elemente ist an einer Stelle angeordnet, an welcher keine Magnetblase vorhanden ist, wobei falls Magnetblasen an den anderen Elementen 1·.. und Tp erscheinen, die logische Verknüpfung der Magnetblasen durchgeführt wird. Die Ausgangsklemmen "f" der Elemente 1·.. bzw. 1'p sind gemeinsam angeschlossen, so dass die an den Klemmen "e" bzw. "f" erscheinende Ausgangsspannung das Ergebnis der logischen ODER-VerknüpfUng der Magnetblasen in den Stellungen der Elemente T₁ bzw. T₂ ist. Wird die Ausgangselektrode 10 des Elementes 1 auf

- 26 -309808/10A6

a 2244 ,. 22Λ1056

Ir

die entgegengesetzte Seite des Elementes 1 verschoben, oder ist sonst eine Magnetblase dauernd in dieser Stellung -vorhanden, so führt die Aus gangs spannung an den Klemmen "e" und "f" zum Ergebnis von WEDER (NOR) der Magnetblasen in den Stellungen der Elemente 1¹^ und 1·,,. Die Anzahl der in ODER- bzw. WEDER-Schaltungen ändert sich entsprechend der Anzahl der Magnetblasen. Selbstverständlich sind auch logische Verknüpfungen möglich, die anders als ODER bzw. WEDER, in dem ähnliche Hall-Elemente in einer geeigneten Anordnung kombiniert werden. Wie oben erwähnt, wird die logische Verknüpfung in dem Verfahren der Umwandlung aus dem magnetischen in den elektrischen Zustand mit Hilfe von zumindest zwei parallel geschalteten dreipoligen Hall-Elementen durchgeführt, die auf einen Magnetkörper gelegt werden, der Magnetblasen enthält.

In praktischen Fällen, in welchen Magnetblasen in einer sehr dünnen Granatscheibe oder in einem epitaxial gezogenen G-ranat vorhanden sind, kann ein Ausgangssignal sogar in Abwesenheit von Magnetblasen erscheinen. Der Grund dafür ist, dass die Detektorelemente an elektrischen Drähten zum Treiben magnetischer Blasen in Permalloymustern angeordnet sind, so dass sie nicht nur das aus der Magnetblase stammende Magnetfeld, sondern auch die Streumagnetfelder feststellen, die durch elektrische Drähte oder Permalloymustern erzeugt sind, die durch ein sich drehendes Magnetfeld magnetisiert sind.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Beseitigung derartiger Geräusche beschrieben:

Zurückkehrend zur Figur 25 sind zwei dreipolige Hall-Elemente 1 und 1', wovon jedes ohmi3che Eingangselektroden 2, 3 und' eine Ausgangselektrode 10 aufweisen, die an einem Halbleiterkörper angelegt sind, mit den Klemmen "a" und "b" parallel

- 27 -

30980Ö/10U

geschaltet, wobei das Element 1 in der Stelle angeordnet ist, in welcher keine Magnetblase erscheint, wogegen das Element 1' in der Stelle angsoidnet ist, worin eine Magnetblase erscheinen kann. Permalloymuster 11, 12 zum Treiben magnetischer Blasen sind vorgesehen, wobei die Magnetblase 8 in Form eines Kreises (einer unterbrochenen Linie) gezeigt ist. Ein Permalloymuster 11' die jenem ähnlich ist, die am Element 1· angeordnet ist, ist am Element 1 angesetzt, bei welchem keine Magnetblase erscheint. Somit werden die beiden Permalloymuster 11· gleichweise demselben sich drehenden Magnetfeld zum Treiben magnetischer Blasen ausgesetzt, wodurch beide Elemente 1 und 1¹ magnetischen Feldern gleicher Stärke ausgesetzt werden, die aus den Permalloymustern stammen, die dabei durch das sich drehende Magnetfeld magnetisiert worden sind. Daher werden die Ger&uschsignalkomponenten in dem Ausgangsendaignal beseitigt, das in Form des Unterschiedes zwischen den Hall-Spannungen der Elemente 1 und 1 * an den Klemmen "β¹¹ bzw. "f" gegeben wird.

Figur 26 zeigt eine Parallelschaltung zweier dreipoliger Hall-Elemente 1 und 1', die so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf ihre Ausgangselektroden zueinander entgegengesetzt liegen. Bei dieser Parallelschaltung erscheint eine Ausgangsspannung bei Anwesenheit oder Abwesenheit von Magnetblasen in den Elementen 1 bzw 1·. Sind daher die Permalloymuster 11 in dem hier gezeigten entgegengesetzten Verhältnis angeordnet, so wird die infolge der magnetisiert en Permalloymuster mtstehende Geräuschspannung in der Ausgangsendspannung behoben.

Bezugnehmend auf Figur 27, zeigt diese Figur zwei elektrische Leiter 13, die in Bezug auf die beiden dreipoligen Elemente 1, 1* symmetrisch angeordnet sind, die so geschaltet sind,dass sie Aus gangs signale in einer differenzierten Weise erzeugen. Beide elektrischen Leiter tragen elektrische Ströme gleicher Menge, so dass die beiden Elemente 1 und 1* Magnetfelder

- 28 30 9 808/1046

gleicher Stärke ausgesetzt werden, die dabei hervorgerufen wird, mit dem Ergebnis, dass kein Geräusch in der Ausgangsendspannung erscheint.

Die obigen Ausführungsformen wurden in Bezug auf zwei Elemente beschrieben, wobei jedoch derselbe Erfindungsgedanke auf die Parallelschaltung zahlreicher Elemente Anwendung finden kann, um verschiedene Magnetblasen gleichzeitig festzustellen.

Wie aus dem obigen ersichtlich, kann das Geräusch bzw. das Blubbern oder Brodeln vollständig beseitigt und gleichzeitig eine hohe Empfindlichkeit erzielt werden, indem Mittel zum Treiben magnetischer Blasen mit denselben Charakteristiken an den Stellingen der Hall-Elemente vorgesehen sind, die in unterschiedlicher Art fungieren.

Die Ergebnisse der praktischen Messungen sind wie folgt:

Ein linearer Siebebitfelddetektor, der aus der Parallelschaltung dreipoliger Elemente, wie in Figur 18gezeigt, besteht, und ein zweidimensionaler Achtzehnbitfelddetektor wurden in Form einer integrierten Schaltung hergestellt.

Der dabei verwendete Halbleiterkörper bestand aus einem einzigen Kristall aus EnFb deo η-Typs (Widerstand ρ = 5,5 χ Λοπι, Beweglichkeit μ =* 71 »000 cm /Vsec). Jedes Element war 10 um dick, 60 um lang und 50 um breit. Eine Verlängerung des Halbleitermaterial» von einer Breite von 10 um wurde im Mittelpunkt des Elements vorgesehen, um als die Hall-Elektrode zu dienen.

Bei der Feststellung einer Magnetblase (etwa 100 um Durchmesser) in einem YFeO^ unter dem Vorspannungsmagnetfeld von 20 Oersted

- 29 309808/1048

wurde eine Ausgangsspannung von etwa 2,5 mV bei einem elektrischen Strom von 10 mA in jedem Element erhalten. Figur 28 zeigt das Oszillogram der dynamischen Feststellung einer Magnetblase, die durch das sich drehende Magnetfeld bei 2 H„ getrieben wurde.

Auch eine zweidimensionale Einhundert*) it anordnung (10 χ 10) wurde hergestellt. Sie bestand aus dreipoligen Elementen aus demselben Halbleitermaterial, wie oben erwähnt. Die Dimensionen jedes Elementes war: 50 um (Länge) χ 40 um (Breite) χ 5 um (Dicke), wobei es eine Elektrodenverfcngerung von 10 um für die Hall-Elektrode hat. Der Eingangswideretand betrug etwa 500.. Der Felddetektor wurde verwendet, um eine Magnetblase in dem selben YFeO. festzustellen, wie oben erwähnt. Die dabei erzeugte Ausgangespannung betrug etwa 3 nV bei einem elektrischen Strom 10 mA in jedem Element. Der Erfinder bestätigte, dass durch die Auewahl geeigneter Einstellungen der Hall-Klemmen in Bezug auf die Richtung des elektrischen Stromes es möglich war, logische UND-, ODER-, EXKLUSIVES ODBR-Verknüffungen und andere logische Verknüpfungen zu erzielen.

Auch ähnliche zweidimensional Anordnungen wurden aus einem vakuumaufgedaaplten Film von InSb hergestellt* Diese Konstruktionen hatten dieselbe Orösse, wie die vorhin erwähnten Vorrichtungen, mit Ausnahme der Dicke, die etwa 2 bis 3 pm betrug. Ausgangsspannungen von etwa 2-3mV wurden bei einem elektrischen Strom von 5 mA in jedem Element erhalten.

Das festgestellte Magnetfeld der Magnetnasen betrug etwa 20 Gaues. Es wurde jedoch erfindungsgemäss gefunden,das· die Ausgangsspannung auf etwa 10 - 15 mV steigern würde, fall« ein Orthoferrit verwendet wurde, dass von einer genügend hohen Güte zur Erzeugung einer Magnetblase einer Stärke von etwa

,* geändert o«m*ß Eingab· - 30 - atitgegongen am *C5 ι o> "ψΖ ι

309808/1046

100 Gauss war. Diese Zahl ist mehrmals grosser als die Ausgangsspannung bei dem herkömmlichen Detektor»

Bezugnehmend auf Figur 29, zeigt diese Figur ein Hall-Element 1, das etwa zweimal so breit als der Magnetblasenbereich β ist· Angenommen, dass ein elektrischer Strom I durch das Hall-Element geleitet wird, so wird die Ausgangsspannung V. einem Integral aus der . Bidetrode 10 zur Elektrode 10' des elektrischen Hall-Feldes E infolge des Vorspannungsmagnetfeldes gleich sein. Die elektrischen Hall-Felder B, und B sind . im wesentlichen in ihrer Stärke gleich, jedoch in ihrer Richtung entgegengesetzt, so dass die Felder E^ und E im Absolutwert im wesentlichen gleich, jedoch in Bezug aufdie Richtung entgegengesetzt sind.

Angesichts dieser Tatsache sowie der Tatsache, dass das Element "w" zweimal so brei-fc als die Magnetblase "d" ist, wird keine Ausgangsspannung erscheinen:

^Vout=^Ed · ^d+B_o <w-a) = E₀ + E₀ . d
= O

worin "d" der Durchmesser der Magnetblase und "w" die Breite des Elementes bedeutet.

In Anwesenheit einer Magnetblase ist die Ausgangsspannung die Hall-Spannung für B , wobei jedoch in Anwesenheit einer Magnetblase si· im wesentlichen gleich Null ist.

- 31 -

30 f) 808/1046

Erfindungsgemäss kann ein Element der Grössenordnung, nach welcher es zweimal grosser als die Magnetblase ist, die festgestellt werden soll, verwendet werden.

Die Verwendung verhältnismässig gross-dimensionierter Elemente ist sehr vorteilhaft bei der Feststellung einer winzigen Magnetblase (die z. B. einen Durchmesser von 5 ^m hat) im Granat, da die Elemente leichter herstellbar sind und die Ausgangsleistung gross ist.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung kann selbstverständlich auch für die Feststellung einer Vielzahl kleiner Magnetblasen innerhalb eines einzigen Elementes, wie in Figur 30 gezeigt, Anwendung finden. Die Hall-Spannung ändert sich mit der Anzahl der Magnetblas en innerhalb des Elementes, so dass die Anzahl der Magnetblasen bestimmt werden kann.

Die Anwendung des oben erwähnten Prinzips in Bezug auf Figur 29 ist nicht auf vierpolige Hall-Elemente beschränkt, sondern gilt auch für ein dreipoliges Element. Figur 31 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher das Prinzip bei einer Parallelschaltung zweier dreipoliger Hall-Elemente 1, 1' Anwendung findet. Diese Elemente sind so geschaltet, dass sie derart unterschiedlich fungieren, dass sie den Unterschied zwischen den Ausgangsspannungen der Elemente als eine Ausgangsspannung an den Klemmen "e" und "f" gelten.

Die oben unter Bezugnahme auf die Figur 17 bis 27 erörterten konstruktiven und funktionelLen Abwandlungen giten auch für diesen Fall.

Diese Parallelkombination von dreipoligen Elementen kann ebenso zur Feststellung einer Vielzahl von Magnetblasen Anwendung finden;

- 32 30 9 808/1046

A 2244 _ j - _ ._ , -

Die praktischen Messergebnisse sind wie folgt: " .

Elemente verschiedener Dimensionen ( 3 um Dicke, die jedoch innerhalb des Bereiches von 72 pm bis 400 um in Bezug auf die Menge und von 60 um bis 200 um in Bezug auf die Weite schwanken) wurden aus einem InSb des η-Typs (Widerstand ρ = 4,7 x

1 A- O

10 -Acm, Beweglichkeit yx = 7 x 10 cm/Vsec) gemacht. Diese Elemente wurden zur Feststellung von Magnetblasen (mit einem Durchmesser von etwa 100 um) in einem YPeO-, verwendet, die einem. Vorspannungsmagnetfeld . . von 30 Oersted ausge- · setzt war. Maximale Ausgangsspannungen wurden in den Elementen erhalten, deren Verhältnis der Breite zum Durchmesser (.w/d) im Bereich von 1,1 bis 1,5 lag» während die maximale Ausgangsspannung etwa 12 mV bei einem elektrischen Strom von 30 mA in dem Element gross war. Diese Figur der Ausgangsspannung bedeutet, dass die Aüsgangsspannung für eine Magnetblase von 100 Gauss 35 mV oder mehr, 10 χ oder 100 χ grosser als die Ausgangsspannung bei dem herkömmlichen Detektor ist.

Die selben Ergebnisse konnten in dem Fall der Anordnung erzielt werden,, die aus dreipoligen Elementen zusammengesetzt war. · ■ · ■

• ■ ■

Bezugnehmend auf Figur 32, zeigt diese Figur eine weitere erfindungsgemässe AuBführungsform, bei welcher ein anderes Prinzip Anwendung findet. Gemäss diesem Prinzip wird eih Halbleiter hoher Beweglichkeit ala Element zur Feststellung γοη Magnetblasen verwendet, wobei die Magnetblaise durch den Anstieg des Widerstandes festgestellt wird, der torch die Magnetblaee verursacht wird. ■ . '

- 33 -

309808/ 1046

A 2244 %».

Figur 32 zeigt ein Halbleiterelement hoher Beweglichkeit mit Elektroden 2 und 3 an entgegengesetzten Enden. Der Halbleiter ist im Vergleich zur festzustellenden Magnetblase 4 gross, so dass die Magnetblase innerhalb des Bereiches des Halbleiters liegt.

Wie in Figur 32 (A) gezeigt, haben das Vorepannungsfeld B und das Magnetblasenfeld B_d entgegengesetzte Richtungen,

Unter dem Einfluss des Hall-Effektes ändert sich die Risihtung des Flusses dee elektrischen Stromes an der Grenzlinie zwischen der Magnetblase und dem Vorspannungsmagnetfeld auf solche Weise, dass der elektrische Strom einen grossen Weg (mit unterbrochenen Linien gezeigt) zurücklegt, mit dem Ergebnis, dass der Widerstand des Halbleiters vergrösaert wird. In Abwesenheit einer Magnetblase wird der elektrische Strom nur unter den Einfluss des Vorspannungamagnetfeldeo B gesetzt. Daher ist die Abweichung des elektrischen Stromes auf die Nachbarschaft der Elektroden beschränkt, wodurch kein nennenswerter Wideratandsanstieg erfolgt. Der Widerstandaanstieg sseigt dengeraäss die Anwesenheit einer Magnet blase an.

Der im Element erscheinende Hall-Effekt kann auf ähnliche Weise verwendet werden« Befindet sich eine Magnetblase 8 innerhalb des Elementes 1, dat elektrischen Strom I (Figur 32 (B)) leitet, so liegen das,elektrische Hall-Feld E aufgrund dea Vorspannungsmagnetfeldes B und da« elektrische Hall-Feld E, aufgrund der Magnetblase B^ in entgegengesetzter Richtung. Daher werden Wirbelstrom« (mit unterbrochenen Linien gezeigt) im Element erzeugt, wodurch eilt Virlust an elektriaooher Energie, erfolgt* Dies führt zu einer Ertthung des Widerstandes zwischen ,den Elektroden 2 und 3. Sonjit seigt der Anstieg des Widerstandes die Anwesenheit einer Magnetblase θ an.

30980 87 1 0 4S

A 2244 - ■

Dieses Prinzip gilt für alle Fälle, in welchen eine .oder mehrere Magnetblasen^: 8 im Element 1, wie in Figur 30.gezeigt, vorhanden sind. Der erhöhte Widerstand an den Klemmen "a" und "b".ist der Anzahl oder Grosse der Magnetblase 8 proportional, wodurch die analoge Feststellung von Maghetblasen· ermöglicht wird. Dies ist sehr vorteilhaft beim Abtasten der Information, die in analoger Form von Magnetblasen in einer Speichervorrichtung gespeichert ist. ■

Bezugnehmend auf Figur 33," zeigt diese Figur eine Ausführungsform zur Feststellung von Magnetblasen in zwei unterschiedlichen Stellungen. Diese ·'Ausführungsform weist zwei Elemente und 1'' auf, die über die Widerstände R parallel geschaltet sind. . .

Eine Quelle elektrischen Stromes ist an den Klemmen "a" bzw. "b" angeschlossen.Nur bei Anwesenheit einer Magnetblase in jedem Element 1, 1 · erscheint eine Ausgangsspannung an den Klemmen "e" und "f", wodurch eine logische Verknüpfung EXCJiUSIVES ODER durchgeführt wird. -

Bezugnehmend auf Figur 34, ist in dieser Figur*, eine Detektor- ■ anordnung gezeigt, die aus einer Vielzahl von'Elementen besteht. Das Element 1 ist in einer Stellung angeordnet, in welcher keine Magnetblase erscheint, wogegen die restlichen Elemente 1' ^, 1'■« ...» in den Stellungen angeordnet and, in welchen Magnetblasen erscheinen» Wenn ein Element eine Ausgangsspannung zwischen seiner Klemme "f" und der Klemme "e" •liefert,» ist eine Magnetblase an der Addreesenzahl des betreffenden Elementes vorhanden.· . . " '

- 35 -

9-8 08/10^6

A 2244 ,.

Wie aus dem obigen ersichtlich, ,1st der Halbleiter nach der vorliegenden Erfindung dem Feld der Magnetblase ausgesetzt, •um zu bewirken, dass der Widerstand des Halbleiters erhöht wird, wodurch die Magnetblase festgestellt wird. Der Vorteil besteht darin, dass die Verwendung verhältnismässig grosser Halbleiterelemente (und folglich auch eine entsprechende : Erhöhung des Ausgangssignals) sowie die analoge Feststellung der Anzahl oder Grosse der Magnetblasen ermöglicht wird.

Bezugnehmend auf Figur 35 zeigt diese Figur eine Magnetblase 8 (mit unterbrochenen Linien dargestellt), die die Ausgangselektroden 10, 10»'eines vierpoligen Hall-Elementes 1 schneidet. Die Umkehrung des Magnetfeües findet an der Grenzlinie statt, wobei die Stärke des Magnetfeldes im wesentlichen nur entlang der Grenzlinie beträgt, so dass keine Ausgangsspannung erscheint. In Abwesenheit von Magnetblasen erscheint eine Aasgangs spannung axifgrund des Vorspannungsmagnetfeldes. Somit erzeugt diese Ausführungsform eine Ausgangsspannung auf die selbe Art und Weise, wie die in Figur 29 gezeigte Ausführungsform. Das obige Prinzip kann gleichweise bei einer Parallelschaltung dreipoliger Hall-Elemente Anwendung finden.

Die praktischen Messergebnisse sind wie folgt:

Halbleiterelemente wurden verwendet, die aus InSb des n-Typo hergestellt waren; die Länge betrug 60 um, die Breite 50 um, die Dicke 5 pm und die Breite einer Hall-Ausgangselektrocle 5 um. Das Hall-Element wurde verwendet, um Hagnetblasen in einem YFeO-, an den Vorspannungsmagnetfeld von ?0 Oeroted

- 36 30980$/1046

A 2244 . ' ·

festzustellen. In Abwesenheit einer Magnetblase erschien eine Ausgangsspannung von etwa 2 mV bei einem Strom von 10 mA. Wenn eine Magnetblase in solcher Weise erschien, dass "die Grenzlinie des Magnetblasenbereiches die Hall-Elektroden schneidet, wurde keine Hall-Spannung erzeugt. Wenn keine Blase vorhanden war, erschien eine Hall-Spannung von 2 mV auf/grund des Magnetfeldes, so dass eine Ausgangsspannung von etwa 2 mV als Anzeige einer Magnetblase erhalten wurde.

Figur 37 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses des Ausgangs gegenüber der Zeit bei· der Feststellung einer wandernden Magnetblase. Die Figur 37 (A) und Figur 37 (B)

zeigen zwei typische Ausgangssignale. ' _;

Obwohl die obige Beschreibung in Bezug auf eine Magnetblase ; erfolgte, ist zu beachten, dass das Prinzip'der vorliegenden . j Erfindung bei allen Fällen Anwendung finden kann, in welchen | eine Umkehr eines Magnetfeldes vDrhanden ist, wie z. B. bei j einer Vorrichtung mit "einem Magnetstreifenbereich, mit einer Vorrichtung mit einem spitzen Bereich, mit Magnetband oder mit. einer Magnetaufzeichnungsplatte.

Wie oben erwähnt, verwendet die Vorrichtung zur Feststellung unebener Magnetfelder nach der vorliegenden Erfindung, den resultierenden galvanometrischen Effekt auf eine Halbleitervorrichtung, wobei dieser Effekt durch Magnetblasenbereiche und durch das Magnetfeld verursacht wird, das au3 einem.Magnetkörper stammt, der frei von Magnetblasen ist, so dass eine wirkungsvolle und zuverlässige Feststellung von Magnetblasen möglich ist. Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Verwendung eines Halbleiterkörpers ermö'g-

- 37 - .

309808/1046

licht wird, der grosser als die Magnetblase, die festgestellt werden soll, so dass infolgedessen die Ausgangsspannung erhöht und das Verhältnis zwischen dem Signal und dem Geräusch bzw. der Rauschabstand wesentlich verbessert ist. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Konstruktion einer zweidimensionalen Anordnung ermöglicht, welche zahlreiche Halbleitereleraente in der einfachsten konstruktiven Anordnung aufweist. Es ist daher leicht, eine zweidimensiariE e Anordnung einer grossen Anzahl von Halbleiterelementen zu bilden, die gleichzeitig eine Vielzahl von Magnetblasen feststellen können, ohne die Magnetblasen zu verschieben oder ohne sie nur eine kurze Strecke zu verschieben, wodurch schliesslich die Suchzeit für die Magnetblasen herabgesetzt wird. Parüberhinaus kann im Laufe des Peststellungsvorganges eine logische Verknüpfung der Magnet blasen, erfolgen.

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309808/10 46

Claims (1)

1. A 2244 ·

   Patent ansprüche

   1./Verfahren.zur elektrischen Feststellung eines-unebenen Mag- * -/ netfeldes, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halbleiteranordnung mit zumindest zwei Elektroden in eine'Stellung gebracht wird, in welcher die Halbleiteranordnung dem festzustellenden unebenen Magnetfeld nach seinem Erscheinen örtlich ausgesetzt und eine Änderung in dem elektrischen Signal zwischen den besagten Elektroden festgestellt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
   das unebene Magnetfeld eine Magnetblase in einem Magnetkörper ist. · "

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unebene Magnetfeld durch die Feststellung einer Änderung
   in dem elektrischen Signal zwischen den Elektroden einer
   Halbleiteranordnung mit Elektroden an entgegengesetzten
   Enden derselben festgestellt vard.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das festzustellende unebene Magnetfeld angelegt wM, um die Elektroden an entgegengesetzten Enden der Halbleiteranordnung
   zu schneiden.

   5. Verfahren, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dstss das festzustellende unebene Magnetfeld angelegt wird, um die
   freien Seiten der Halbleiteranordnung zu schneiden.

   - 39 309808/104 6

   6. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Halbleiteranordnung grosser als der Durchmesser des festzustellenden unebenen Magnetfeldes ist.

   7. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere ungleiche Magnetfelder festgestellt werden.

   8. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung eine verhältnismässig hohe Beweglichkeit aufweist.

   9. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung Negativleitungsfähigkeitseigenschaften der Stromregäart hat.

   10. Verfahren nach AnspruCii 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden ohmische Elektroden oder Elektroden sind, die EleKtronen und positive Löcher injizieren können. *

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass eine der Elektroden der Halbleiteranordnung in eine Vielzahl gesonderter Elektroden geteilt ist.

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der getrennten Elektroden einen fadenförmigen Strom erzeugt, und dass das ungleiche Magnetfeld durch Feststellung der Stellung des fadenförmigen Strome:? festgestellt wird.

   - 40 -

   309808/1046

   Λ₂₂44 _Η

   13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das unebene Magnetfeld durch Feststellung der Änderungen in den Signalen an jeder Halbleiteranordnung eine. Vielzahl von Halbleiteranordnungen festgestellt wird, wovon jede Elektrode: an entgegengesetzten Enden derselben aufweist.

   14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl vnn Halbleiteranordnungen in einer Richtung angeordnet sind, und dass die Stellung einer Magnetblase dabei festgestellt wird.

   15. Verfahren räch Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Halbleiteranordnungen in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, und dass die Stellung einer Magnetblase dab,ei festgestellt wird.

   16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass . jede Halbleiteranordnung mit gleiten Mitteln zum Treiben von Magnetblasen versehen ist, wodurch das Geräusch aus den abgetasteten elektrischen Signal beseitigt wird.

   17». Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass logische Verknüpfungen durch die Änderungen in den Ausgangs-3ignalen erfolgen,, die durch die Anwesenheit unebener Magnetfelder in der Vielzahl von Hßlbleiteranordnungen verursacht sind. ·

   Veifehren nacji Anapruoh 1, dadurch gekennzeichnet, ääss das ungleiche Magnetfeld durch Peststellung der Änderungen in dem elektrische** Signal swiaohen den Ausgangselektroden

   - 41 -

   30930S7 10 4G¹

   22A1056

   A 2244 Hl

   einer vierpoligen Hall-Vorrichtung festgekeilt werden, die aus einer Halbleiteranordnung besteht, welche Eingangselektroden an ihren entgegengesetzten Enden und Ausgangselektroden an ihren entgegengesetzten Seiten aufweist.

   19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass 'das festzustellende ungleiche Magnetfeld angelegt wird, um die Elektroden an entgegengesetzten Enden der Halbleiteranordnung zu schneiden.

   20. Verfahren nach Anspruch 1δ, dadurch gekennzeichnet, dass daa festzustellende ungleiche Magnetfeld angelegt wird, um die Ausgangselektroden an entgegengesetzten Seiten der Halbleiteranordnung zu'schneiden.

   21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass logische Verknüpfungen durch die Veränderungen in den Ausgangssignalen durchgeführt werden, die durch die Anwesenheit ebener Magnetfelder in der Vielzahl von Halbleiteranordnungen verursacht werden.

   22. Verfahren nah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unebene Magnetfeld durch feststellung der Änderungen im elektrischen Signal an der Ausgangsolektrode eines Hall-Elementes festgestellt wird, das aus einer Halbleiteranordnung mit Eingangselektroden an ihren entgegengesetzten Enden und mit einer Ausgangselektrode: an einer ihrer Seiten besteht.

   23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das festzustellende unobene Magnetfeld angelegt wird,

   ■ 309008/1048 ' ^

   A 2244 · " · ' HY

   um die Ausgangselektrode an der Seite der fälbleiter.anordnung zu schneiden. . ■

   24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das festzustellende unebene Magnetfeld angelegt wird, · um die Eingangselektroden an entgegengesetzten Enden der Halbleiteranordnung zu schneiden.

   25^ Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Halbleiteranordnung grosser als der Durchmesser des festzustellenden unebenen Magnetfeldes ist.

   26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr unebene Magnetfelder festgestellt werden.

   27. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ...logische Verknüpfungen durch die Änderungen in den Ausgangnsignalen durchgeführt werden, die durch die Anwesenheit unebener Magnetfelder in der Vielzeit von Halbleiteranordnungen verursacht werden. '

   28. Elektrischer Wandler zur Umwandlung der Anwesenheit eines unebenen Magnetfeldes in ein elektrisches Signal, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Halbleiteranordnungen, wovon jede zumindest zwei Elektroden aufweist, sowie durch Mittel zur Anlegung eines unebenen Magnetfeldes an die Halbleiteranordnung und ferner durch Mittel zur Feststellung des Ausgangs.

   29. Elektrischer Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Anlegung eines unebenen Magnetfeldeo eine Magnetblase oder ein Magnetstreifenbereich inner-

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   halb eines. Magnetkörpers ist.

   '30. Elektrischer Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, das3 die Halbleiteranordnung Hegativleitungsfähigkeitseigenschaften der Stromregäart hat und mit Eingangselektroden an entgegengesetzten Enden derselben versehen ist. .

   31. Elektrischer Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung eine hohe Beweglichkeit hat und mit Eingangselektroden an entgegengesetzten Enden derselben versehen ist.

   32. Elektrischer Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung ein vierpoliges Hall-Element ist, das Eingangselektroden an seinen entgegengesetzten Enden und Aus gangs elektroden .'.an seinen entgegengesetzten Seiten aufweist.

   33· Elektrischer Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekenn-■ zeichnet, dass die Halbleiteranordnung ein dreipoliges Hall-Element ist, das Eingangselektroden an seinen entge-■ gengesetzten Enden und eine Ausgangselektrode auf einer seiner Seiten aufweist.

   34. Elektrischer Wandler nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden ohmische Elektroden oder Elektroden sind, welche Elektronen und positive Löcher injizieren können.

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   35· Elektrischer Wandler nach Anspruch 34", dadurch gekennzeichnet, dass,die Elektrode an einem Ende in eine Viel- ■ zahl gesonderter Elektroden geteilt ist.· .

   36. Elektrischer Wandler nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Halbleiteranordnungen in einer Reihe "bzw. Anordnung über der Einrichtung zur; Anlegung eines unebenen Magnetfeldes angeordnet sind»

   37. Elektrischer Wandler nach Anspruch 36» dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode an einem Ende in eine Vielzahl gesonderter Elektroden geteilt ist«,

   38. Elektrischer Wandler nach Anspruch.3O_? dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Halbleiteranordnungen in einer Reihe bzw. Anordnung über der Einrichtung zur

   . · Anlegung, eines unebenen Magnetfeldes angeordnet sind«

   39· Verfahren zur Durchführung logischer Verknüpfungen unter Verwendung eines umgekehrten Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, e&es zwei-dreipolige Hall-Elemente .parallel geschaltet werden» wovon jedes lingangselektroden an

   seinen entgegengesetzten Enden und eine .Ausgangselektrode auf einer seiner Seiten .hat,. und·dass die' Ausgangssignale zwischen öea BJelsfereden des !besagtes HaIl=EIe--■ mentes festgestellt werden₉ wodtareh logisch® Verknüpfungen , unter Verwendung ä'er uragokehrtsn Magnetfelder dupclige» führt werdea_s die in den Hall-Elementen anwesend sind_o

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   40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass eine EXKLUSIVE ODER -Verknüfung durchgeführt wird, indem jede 'Ausgangselektrode in das selbe Stellungsverhältnis zu seinem Element in Bezug auf die Richtung des Stromes angeordnet und Strom den Eingangsklemmen zugeführt wird.

   41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass UND-Verknüpfungidurchgeführt wird, indem jede Ausgangselektrode so angeordnet wird, dass sie der anderen in ihrem Stellungsverhältnis zu ihrem Element in Bezug

   auf die Richtung des Stromes entgegengesetzt liegt, . und dass Gleichstrom den Eingangselektroden zugeführt wird. ' . . ■ '.·.'■

   42. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsspannung ohne Polarität erhalten wird, indem ein Wechselstromeingang den Eingangselektroden zugeführt wird. .

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