Датчик Холла Советский патент 1982 года по МПК G01R33/06 

(54) ДАТЧИК ХОЛЛА

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения электрических и магнитных величин, в частности для измерения величины магнитного поля.

Известен датчик Холла с токовыми и хопловскими электродами, расположенными на полупроводниковой пластине tO.

Недостатком известного датчика Холла является то, что э отсутствие магнитного поля при подаче напряжения на токовые электроды напряжение между холловскими Ьлектродами (остаточное напряжение) отлично от нуля и неконтро шруемсх. Это приводит кСнижению точности измерения магнитного поля.

Известен другой датчик Холла, содержащий полупроводниковую пластину с выступами; расположенными симметрично относительно ее продольной оси симметрии 2.

г1а выступах размещены холловские электроды, а токовые электроды расположены симметрично относительно поперечной оси симметрии |1ластины.

Точность измерения известным датчиком выше, так как указанная конструкция позволяет производить балансировку датчика выполнением разрезов на выступах, однако точность при этом достаточна только при одном значении тока управления.

Цель изобретения - повышение точности.

Цель достигается тем, что в датчике Холла, содержащем полупроводниковую пластину с

10 выступами, расположенными симметрично относительно ее продольной оси симметрии, на которых размещены холловские электроды, и токовые электроды, расположенные симметрично относительно поперечной оси симметрии

15 пластины,.в выступах пластины, симметрично относительно ее осей симметрии, выполнены две пары областей, образующих с пластиной потенциальный барьер, при этом первая область первой пары соединена с второй областью вто20рой пары, а первая область второй пары подключена к второй области первой пары.

Области, образующие потенциальный барьер, выполнены в виде р-п-переходов. Области, образующие потенциальный барьер выполнены в виде барьеров Шоттки. Области, образующие потенциальный барьер, выполнены в виде МОП-структур. На чертеже изображен датчик Холла. Датчик представляет собой полупроводниковую пластину 1 п-или р-типа проводимости, им ющую токовые электроды 2 и 3. На выступах 4 и 5 этой пластины выполнены холловские электроды 6 и 7, с которых снимается выходное напряжение. На выступах 4 и 5 также расположены потенциальные барьеры 8-11, расположенные симметрично относительно осей симметрии пластины 1. Источник 12 питания подключен одним полюсом непосредственно к полупроводниковой пластине 1, а другим полюсом через Переключатель - к потенциальным барьерам 8 и 9 шш 10, 11 в зависимости от полярности остаточного напряжения. Первый потенциальный барьер 8 первой пары соединен со вторым потенциальным барьером 9 второй пары, а первый потенциальный барьер 11второй пары подключен ко второму потенциальному барьеру 10 первой пары. Датчик Холла работает следующим образом При подаче напряжения от источника питания 12 на токовые электродь 2 и 3 пол)Т1роводниковой пластинь 1 через нее протекает ток, который в отсутствие магнитного поля вызывает появление на холловских электродах 6 и 7 напряжение. Это обусловлено неточностью выполнения пластины 1, например несимметричным расположением хопловских электродов 6 и 7. В зависимости от полярности остаточного напряжения от регулируемого источшк 12обратное смещение подается на потенциальны барьеры 8 и 9 или 10 и 11, вследсувие чего под ними образуются области пространственно-j го заряда, ширина которых зависит от величины напряжения обратного смещения. В результате эффективная толщина полупроводниковой пластины 1 под потенциальными барьерами 8-11 изменится. Таким образом, создается возмож ность управлять площацью эффективного поперечного сечения выступов 4 и 5 полупроводниковой пластины 1, что эквивалентно смещению холловских электродов 6 и 7 вдоль пластины 1 Следовательно, подбирая величину напряжения обратного смещения, подаваемого на одну или другую пару потенциальных барьеров 8-11, можно привести холловские электроды 6 и 7 на одну эквипотенциальнуто линию (не искривляя при этом самих эквипотенциальных линий) свести остаточное напряжение практически к нулю, т. е. повысить точность. Датчик Холла позволяет, кроме того, снизить потребляемую мощность за счет неизменности входного сопротивления при. байансировке. Формула изобретения 1.Датчшк Холла, содержащий ползшроводниковую пластину с выступами, расположенными симметрично относительно ее продольной оси симметрии, на которых размещены холловские электроды, и токовые электроды, расположенные симметрично относительно поперечной оси симметрии пластины, отличающийс я тем, что, с целью повыщения точности, в выступах пластины симметрично относительно ее осей симметрии, вьшотшены две пары областей, образзаощих с пластиной потенциальный барьер, при этом первая область первой пары с второй областью второй пары, а первая область второй пары подключена к второй области первой пары. 2.Устройство по п, 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что области, образующие потенциальный барьер, вьшолнены в виде р-п-переходов. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что области, образующие потенциальный барьер, вьшолнены в виде барьеров Шоттки. 4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что области, образующие потендаальный барьер, вьшолнены в виде МОП-структур. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кобус А. и Тущинский Я. Датчики Холла и магниторезисторы.. М., Энергия, 1971, с. 116-119. 2.Вайсе Г. Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение. М., Энергия, 1974,С. 84-85. -О о