Датчик холла

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвтовскомх сви итюльствм

Сснюз Севвтских

Социалистических

Республик

< 672587 (6!) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М, Кл. (22) Заявлено 261277(21) 2560346/18-21 с присоединением заявки Н9 (33) Приоритет

G 01 R 33/06

Гоеухарстеенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. 42 (088.8) Опубликовано 05,07,79, Бюллетень М 25

Дате опубликования Списания 050779 (72) Авторы изобретения

О,Г,Любуцин, А.Ф;Плевако, Г.A.Ñóêà÷, И.Г.Стаяновский и А,А.Ñóóêàëîâ (54) ДАТЧИК ХОЛЛА

Изобретение относится к .измерительной технике, может использовать -: ся при измерении магнитных полей, электрических величин; в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известен датчик Холла, содержащий подложку из материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления, соединенную с источниками перейенного напряжения, и электроды (1) .

Этот датчик Холла характеризует-: ся тем, что для устранения в нем остаточного напряжения, состоящего иэ реэисторной и термоэлектрической; составляющих, используют внешние реэисторные схемы компенсации.

Нри этом устранение термоэлектрической составляющей возможно совместно с резисторным остаточныМ напряжением только при работе с установившимся значением управляющего

|тока. При работе с меняющимся .управляющим током, а также при изменении температуры окружающей среды компенсация термоэлектрической составляющей остаточного напряжения с помощью резисторных схем не дает положитель иых результатов.

Известен также датчик Холла, состоящий из элемента Холла, источника питания, регистрирующего прибора и переменного резистора, подключенного к дополнительным электродам.на поверхности рабочего тела элемента Холла (2) .

При пропускании управляющего. тока через датчик, помещенный в магнитное поле, на его Холловских электродах появляется напряжение

Холла, пропорциональное величине управляющего потока и индукции магнитного поля.

В отсутствие магнитного поля на

Холловских электродах датчика появляется напряжение, устраняемое изменением плотности дополнительного тока, протекающего между дополнительными электродами на поверхности элемента Холла, к которым подсоединен переменный резистор.

Недостатком этого датчика Холла является невозможность снижения тер-. моэлектрической составляющей остаточного напряжения при работе с меняющимся управляющим током, что приводит к низкой. точности измерения магнитной индукции, особенно при

672587

50 исследовании очень слабых магнитных полей.

Цель изобретения — повышение точности измерения индукции магнитных полей путем снижения термоэлектрической составляющей остаточного напряжения в элементе Холла.,5

Поставленная цель достигается тем, что в датчике Холла, содержащем элемент Холла в виде диэлектрической подложки, на которой сформи- . рована рабочая область элемента 10

Холла, токовые и Холловские электроды, источник питания и регистрирующий прибор, на покрытую диэлектрическим слоем рабочую область элемента

Холла нанесена пленочная дифференциальная микротермс пара со спаями, каждый из которых размещен .в области соответствующего Холловского электрода.

На чертеже представлена конструкция данного датчика Холла.

Датчик содержит элемент Холла s виде диэлектрической подложки 1, на которой сформирована рабочая область

2 элемента Холла, два токовых электрода 3 и 4 два Холловских электрода 5 и б. На рабочую область 2 элемента Холла нанесен -тонкий диэлектрический слой 7, на который, s свою очередь, нанесена пленочная дифферен- циальная микротермопара со спаями

8 и 9, каждый из которых размещен s 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 подключейии токовых электродов 3 и 4 к источнику питания через рабочую область 2 течет управляющий ток. При отсутствии магнитного поля. на Холловских электродах 5 и б возникает остаточное напряжение. При сла- 45 бых управляющих токах, когда джоулево тепло, выделяемое в рабочей области 2, равномерно распределяется по ней и полностью отводится через подложку 1, остаточное напряжение состоит главным образом из реэисторной составляющей. Температурные градиенты и рабочей области 2 отсут- ствуют, поэтому термоэлектрическая составляющая остаточного напряжения не наблюдается. На выводах 10 и 11 пленочной дифференциальной микротермопары при этом также отсутствуеФ термоЭДС, поскольку иа ее спаи 8 и 9 воздействует одинаковая температура.

Когда значение управляющего тока оказывается выше оптимального, в рабочей области 2 вследствие ее структурйого несовершенства появляются температурные градиенты. В результате на Холловских электродах 5 и б возникает термоЭДС, пропорциональная градиенту температуры между ними.

Термоэлектрическая составляющая в полупроводниковых элементах Холла может достигать 100 мкв/град и более.

Наличие градиента температур между областями Холловских электродов

5 и б приводит к появлению на выводах

10 и 11 микротермопары термоЭДС, значение которой пропорционально величине этого градиента и для термопары хромель-копель составляет

65 мк В/град.

Таким образом и термоэлектрическая составляющая остаточного напряжения здемента Холла и термоЭдС микротермопары пропорциональны величине градиента температур между областями

Хойловских электродов, Поэтому„соеди нив дифференциальную микротермопару с одним из Холловских электродов 5 или б таким образом, чтобы термоэлектрическая составляющая и термоЭДС микротермопары вычитались, можно значительно уменьшить как термоэлектрическую составляющую, так и ее дрейф. При этом выходом датчика Холла будут служить свободный холловский электрод 5 или б и свободный вывод

10 и 11 микротермопары.

Например, если на выводе 10 микротермопары имеется положительный (отрицательный) знак 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 превышает термоЭДС мнкротермопары.в и раз, можно,применяя последовательное соединение микротермопар (что нетрудно выполнить при использовании современной пленочной технологии), значительно уменьшить термоэлектрическую составляющую остаточйого напряжения элемента

Холла.

Компенсация термоэлектрической составляющей остаточного напряжения дает воэможность 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, источникпитания и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения индукции магнитных полей путем снижения термоэлектрической составляю672587

Составитель. С.Лукинская-.

Редактор Б.Федотов Техред С. Мигай Корректор A. Иласенко

Заказ 3883/46 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 щей остаточного напряжения, на покрытую диэлектрическим слоем рабочую область элемента Холла нанесена пленочная дифференциальная микротермопара co спаями, каждый из которых размещен в области соответствующего

Холловского электрода, 6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

9 308392, G 01 R 33/06, 1970.

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