Датчик холла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СвйДИТЕДЬСТВУ пц 580530

Сею Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.08.75 (21) 2164612/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77. Бюллетень ¹ 42 (45) Дата опубликования описания 11.11.77 (51) М. Кл. б 01R 33/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621 3174" (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Е. И. Хоняк и В. В. Пешков

Проектно-технологический и научно-исследовательский институт (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ХОЛЛА

Изобретение касается измерения электрических и магнитных величин и, в частности, может быть использовано для измерения величины магнитного поля.

Известен датчик Холла, содержащий полупроводниковую пластину и два холловских электрода.

В отсутствие магнитного поля напряжение между холловскими электродами датчика (остаточное напряжение) из-за неточности изготовления оказывается отличным от нуля и неконтролируемым.

При использовании датчика Холла необходимо, чтобы это напряжение было заданной величины, например равнялось нулю. Для выполнения этого требования к одному из холловских электродов датчика подключены токовые цепи, с помощью которых устанавливается заданная величина остаточного напряжения (1).

Недостаток указанного датчика Холла заключается в том, что управляющие токовые цепи потребляют дополнительную мощность и, кроме того, цепи управления и выходного сигнала являются общими и, следовательно, взаимозависимыми.

Целью изобретения являстся уменьшение потребляемой мощносги и увеличение магнитной чувствительности датчика.

Указанная цель достигается тем, что в датчике Холла, содержащем полупроводниковую пластину с холловскими и токовыми электродами и источник питания, полупроводниковая

5 пластина содержит две пары расположенных симметрично относительно холловских электродов и соединенных между собой крест-накрест областей с проводимостью, противоположной проводимости полупроводниковой

10 пластины, приче л каждая пара областей и полупроводниковая пластина соединены с полюсами источника питания так, что образованные р — и переходы пар областей смещены в обратном направлении.

На чертеже изображен предлагаемый датчик Холла, представляющий собой полупроводниковую пластину 1, имеющую, например, проводимость и — типа. К токовым электродам

20 2 и 3 подключена батарея 4. Выходное напряжение датчика (напряжение сигнала) снимается с холловскнх электродов 5 и 6. Это напряжение пропорционально произведению тока через электроды 2 и 3 на напряженность

25 магнитного поля, в котором помещен датчик.

В пластине 1 датчика сформированы области

7, 8 и 9, 10, соединенные между собой крестнакрест с помощью проводников 11 и 12. Области расположены симметрично относитсльЗО по электродов датчпка и сформированы па

580530

Формула изобретения!

Составитель Ф. Тарнопольская

Техред А. Камышникова Корректор Л. Денискина

Редактор Н. Каменская

Заказ 2469/8 Изд. № 910 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 глубину, меньшую толщины IIJIBcTHHbI 1. Проводимость областей 7 — 10 противоположна проводимости пластины, т. е. области имеют проводимость р — типа.

К группе, состоящей из областей 7, 8 и пластине датчика подключен источник регулируемого напряжения 13, а к группе из областей

9, 10 и пластине — источник регулируемого напряжения 14. Полярность источников 13 и

14 выбрана такой, чтобы р — и переходы областей 7 — 10 с пластиной 1 были смещены в обратном направлении.

Подача напряжения на токовые электроды

2, 3 от источника 4 в отсутствие магнитного поля вызывает протекание через пластину 1 тока, который из-за неточности выполнения самой пластины и электродов 5, 6 обуславливает появление на холловских электродах

5, 6 остаточного напряжения, величина и знак которого оказываются неконтролируемыми.

Одновременно при подаче напряжения от источников 13 и 14 под областями 7 — 10 образуются р — и переходы с зонами пространственного заряда. Ширина этих зон и, следовательно, толщина датчика Холла под областями 7 — 10 за висит от величины .напряжения источников 13 и 14.

Если дополнительные области р — типа

7 — 10 занимают значительную часть площади пластины датчика, а толщина датчика под указанными областями сравнима с шириной зоны пространственного заряда, то изме|няя напряжение источников 13 и 14 одно относительно другого получается рассогласование датчика, которое значительно больше, чем рассогласование, вызванное неточностью его изготовления. Таким образом, величина и знак остаточного напряжения в описанном

5 датчике определяются величиной управляющих напряжений источников 13 и 14.

Предложенный датчик может быть реализован с помощью эпитаксиально-планарной технологии.

Датчик Холла, содержащий полупроводниковую пластину с холловскими и токовыми

15 электродами и источник .питания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и увеличения магнитной чувствительности датчика, полупроводниковая пластина содержит две пары располо20 женных симметрично относительно холловских электродов и соединенных между собой крест-накрест областей с проводимостью, противоположной проводимости полупроводниковой пластины, причем каждая пара областей

25 и полупроводниковая пластина соединены с полюсами источника питания, так что образованные р — n переходы пар областей смещены в обратном направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хомерики О. К. Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений. М., «Энергия», 1971, с. 359.