Amplification by magnetic control of skin depth

• Published in: Solid-state electronics 1966-01, Vol.9 (5), p.453-458
• Main Authors: Hille, P.F., Reid, F.J., Beer, A.C.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0038-1101; 1879-2405
• DOI: 10.1016/0038-1101(66)90158-4

This paper is concerned with modulation of the r.f. skin depth in high-purity bismuth at 4.2°K by an applied magnetic field. A disk or cylinder of bismuth is placed so as to affect the coupling between two coils, one of which is excited with an a.c. carrier signal. The skin depth associated with this carrier signal in the bismuth element is then modulated by a quasistatic or low-frequency a.c. magnetic field. The signal appearing across the secondary coil is thus a function of the applied magnetic field. With the purest bismuth elements, large changes in secondary voltage are achieved with magnetic field excursions of less than 100 G. This effect is shown to result mainly from magnetoconductivity for which high-purity bismuth at low temperatures is ideally suited, since carrier mobilities are quite high (on the order of 10 7 cm 2/V-sec). Cet article examine la modulation à haute fréquence de l'épaisseur de peau du bismuth très pur à 4,2°K par un champ magnétique appliqué. Un disque ou cylindre de bismuth est placé de telle façon à affecter l'accouplement entre deux bobines dont l'une est excitée par un signal porteur à courant alternatif. L'epaisseur de peau associée à ce signal porteur dans l'élément en bismuth est ensuite modulée par un champ magnétique quasi-statique ou à courant alternatif de basse fréquence. Le signal apparaissant à travers la bobine secondaire est donc une fonction du champ magnétique appliqué. Avec les éléments de bismuth les plus purs, de grands changements sont effectués avec des variations de champ magnétique inférieures à 100G. On démontre que cet effet résulte principalement de la magnétoconductivité pour laquelle le bismuth à haute pureté aux basses températures est très approprié, puisque les mobilités de porteurs sont assez éleveés (de l'ordre de 10 7cm 2/V-sec.). Diese Arbeit befasst sich mit der Modulation der Eindringtiefe von Radiofrequenz in hochreines Bi durch ein magnetisches Feld bei 4,2°K. Eine Scheibe oder ein Zylinder aus Bi wird so angebracht, dass die Kopplung zwischen 2 Spulen beeinflusst wird. Der einen Spule wird eine Wechselfrequenz aufgeprägt. Die Eindringtiefe des zugehörigen Wechselfeldes in das Bi-Element wird dann durch ein quasistatisches oder niederfrequentes Magnetfeld moduliert. Das von der zweiten Spule aufgefangene Signal ist deshalb eine Funktion des Magnetfeldes. Mit den reinsten Bi-Elementen werden grosse Spannungsveränderungen in der zweiten Spule bei Magnetfeldern kleiner als 100 G erzielt. E