Датчик холла Советский патент 1979 года по МПК G01R33/07 

(54) ДАТЧИК ХОЛЛА

исследовании очень слабых магнитных полей,

Цель изобретения. - повышение точности измерения индукции магнитных полей путем снижения термоэлектрической составляющей остаточного напряжения в элементе Холла,

Поставленная цель достигается тем, что в датчике Холла, содержащем элемент Холла в виде диэлектрической подложки, на которой сфор мирована рабочая область элемента Холла, токовые и Холловские электроды, источник питания и регистрирующий прибор, на покрытую диэлектрическим слоем рабочую область элемента Холла нанесена пленочная дифферен.циальная Микротермопара со спаями, каждый иэ которых раэмещей .в области соответствующего Холловского эледстрода

На чертеже представлена конструкция данного датчика Холла,

Датчик содержит элемент Холла в виде диэлектрической подложки 1, на которой сформирована рабочая область 2 элемента Холла, два токовых электрода 3 и 4 два Холловских электро- да 5 и б. На рабочую область 2 элемента Холла нанесен тонкий диэлектрический слой 7, на который, в свою очередь, нанесена пленочная дифференциальная микротермопара со спаями 8 и 9, каждый иэ которых размещен в области Холловских электродов 5 и б. Выводы 10 и 11 являются свободными концами микротермопары.

Кроме того, датчик содержит источник 12 питания и регистрирующий прибор 13,

Работа данного датчика Холла заключается в следующем.

При подключении токовых электродов 3 и 4 к источнику питания через рабочую область 2 течет управляющий ток. При отсутствий магнитного поля. на Холловских электродах 5 и б возникает остаточное напряжение. При слабых управляющих токах, когда джоулево тепло, выделяемое в рабочей области 2, равномерно распределяется по ней и полностью отводится череэ подложку 1, остаточное напряжение состоит главным образом из реэисторной составляющей. Температурные . градиенты в рабочей области 2 Отсут-; ствуют, поэтому термоэлектрическая составляющая остаточного напряжения не наблюдается. На выводах 10 и 11 пленочной дифференциальной микротермопары при этом также отсутстйуе термоЭДС, поскольку на ее спаи 8 и 9 воздействует одинаковая температура.

Когда значение управляющего тока бказывается выше оптимального, в рабочей, рбласти 2 вследствие ее структ: | 1рнд 1 д Нёсовершенства появляются температурные градиенты, В результате на Холловских электродах 5 и б

озникает термоЭДС, пропорциональная градиенту температуры между ними,

Термоэлектрическая составляющая в полупроводниковых элементах Холла ожет достигать100 мкв/град и , более. Наличие градиента температур межу областями Холловских электродов 5 и б приводит к появлению на выводах 0 и 11 микротермопары термоЭДС, значение которой пропорционально величина этого градиента и для теропары хррмель-копель составляет 65 мк В/град,

Таким образом и термоэлектрическая составляющая остаточного напряжения . элемента олла и термоЭДС микротермопары пропорциональны величине градиента температур между областями .Ходаовскиэ электродов. Поэтому,соедис нив дифференциальную микротермопару с одним из Холловских электродов 5

или б таким образом, чтобы термоэлектрическая составляющая и термо-ЭДС микротермопары вычитались, .можно значительно уменьшить как термоэлектрическую составляющую, так и ее

дрейф. При этом выходом датчика Холла будут служить свободный з олловский электрод 5 или б и свободный вывод 10 и 11 микротермопары.

Например, если на выводе 10 микротермопары имеется положительный (отрицательный) энак термоЭДС, а на выводе Холловского электрода 5 положительный (отрицательный) знак

термоэлектрической составляющей,

ВЫХОДОМ датчика оказываются Холлов- . ский вывод б и вывод 11, а Холловский вывод 5 и вывод 10 необходимо электрически соединить.

Если термоэлектрическая составляющая датчика превьвдает термоЭДС

микротермопары, в п раз, можно,применяя последовательное соединение микротермопар (что нетрудно выполнить при использовании современной пленочной технологии) , значительно умень,шить термоэлектрическую составляющую остаточного напряжения элемента Холла,

Компенсация термоэлектрической составляющей остаточного напряжения

дает возможность повысить точность измерения магнитных полей без применения специальных термостатов.

Формула изобретения

Датчик Холла, содержащий элемент Холла в виде диэлектрической подложки, на которой сформирована рабочая область элемента Холла, токовые и Холловские электроды , источнипитания и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения индукции магнитных полей путем снижения термоэлектрической составляющей остаточного напряжения, на покрытую диэлектрическим слоем рабочую область элемента Холла нанесена пленочная дифференциальная микротермопара со спаями, каждый из которых размещен в области соответствующего Колловского электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидётёльство СССР № 308392, G 01 R 33/06, 1970.

2.Патент Японии 34220/46, кл. 99/5/ 11, 1971.

C±MHf

//

fj