Датчик холла

О П И С А Н И Е п 11 580530ИЗОБРЕТЕНИЯ Сею Советских Социалистических Ресоублнк(45) Дата опубликования описания 11.11.77(51) М. Кл.а б 01 К 33/06 Государственный комитет Совета Министров СССР(088,8) по делам нзобретеннй и открытий(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 расположенныхсимметрично относительно холловских электродов и соединенных между собой крест-накрест областей с проводимостью, противоположной проводимости полупроводниковой 10 пластины, приче л каждая пара областей иполупроводниковая пластина соединены с полюсами источника питания так, что образованные р - и переходы пар областей смешены в обратном направлении.15На 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 крест- накрест с помощью проводников 11 и 12. Области расположены симметрично относитсль по электродов датчпка и сформированы па580530 Составитель Ф. ТарнопольскаяТехред А. Камышникова Корректор Л, Денискин Редактор Н. Каменск Изд.9 осударственного по делам 113035, Москва, 0 Тираж 1109комитета Совета Министров ССС зобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 2469 одписное Типография, пр. Сапунова, 2 глубину, меньшую толщины пластины 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 - п 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 зависит от величины напряжения источников 13 и 14.Если дополнительные области р в ти 7 - 10 занимают значительную часть площади пластины датчика, а толщина датчика под указанными областями сравнима с шириной зоны пространственного заряда, то изменяя 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,10 Формула изобретения Датчик Холла, содержащий полупроводниковую пластину с холловскими и токовыми 15 электродами и источник питания, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и увеличения магнитной чувствительности датчика, полупроводниковая пластина содержит две пары располо 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 сполюсами источника питания, так что образованные р - и переходы пар областей смещены в обратном направлении. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Хомерики О. К. Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений. М., Энергия, 1971, с. 359.