Датчик холла

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К Лое ОМУ СВИ ВВЛЬСТЮСснвз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 26,1277(21) 2560346/18-21с присоединением заявки ЙЯ(23) Приоритет 0 01 В 33/06 Гоеударстееяяыя квинтет СССР ао делам зобретеияЮ и откр ити 1(088.8) Опубликовано 050779, Бюллетень Мф 25 Дате опубликования Списания 050779(54) ДАТЧИК ХОЛЛА 1Изобретение 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 положительнымтемпературньпч коэффициентом сопротивления, соединенную с источниками перейенного напряжения, и электроды (1). Этот датчик Холла характеризуется тем, что для устраненияв нем остаточного напряжения, состоящего иэ реэисторной и термоэлектрической; составляющих, используют внешние реэисторные схемы компенсации.При 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 ных результатов. 2Известен 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 4 появляется напряжение Холла, пропорциональное величине управляющего потока и индукции магнитного поля. В отсутствие магнитного поля на Холловских электродах датчика появляетсянапряжение, устраняемое изменениемплотности 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 приисследовании очень слабых магнитныхполей,Цель изобретения - повышение точности измерения индукции магнитныхполей путем снижения термоэлектрической составляющей остаточного напряжения в элементе Холла,Поставленная цель достигаетсятем, что в датчике Холла, содержащем элемент Холла в виде диэлектрической подложки, на которой сформирована рабочая область элементаХолла, токовые и Холловские электроды, источник питания и регистрирующий прибор, на покрытую диэлектрическим слоем рабочую область элементаХолла нанесена пленочная дифференциальная микротермопара со спаями,каждый из которых размещен,в областисоответствующего Холловского электрода.На чертеже представлена конструкция данного датчика Холла.Датчик содержит элемент Холла ввиде диэлектрической подложки 1, накоторой сформирована рабочая область2 элемента Холла, два токовых элек"трода 3 и 4 два Холловских электрода 5 и б. На рабочую область 2 элемента Холла нанесен -тонкий диэлектрический слой 7, на который, в своюочередь, нанесена пленочная дифферен-циальная микротермопара со спаями8 и 9, каждый из которых размещен вобласти Холловских электродов 5 и б.Выводы 10 и 11 являются свободнымиконцами микротермопары.Кроме того, датчик содержит источник 12 питания и регистрирующийприбор 13.Работа данного датчика Холла заключается в следующем.При подключейии токовых электродов 3 и 4 к источнику питания черезрабочую область 2 течет управляющийток. При отсутствии магнитного поля,на Холловских электродах 5 и б возни кает остаточное напряжение. При слабых управляющих токах, когда джоулево тепло, выделяемое в рабочейобласти 2, равномерно распределяетсяпо ней и полностью отводится черезподложку 1, остаточное напряжениесостоит главным образом из реэисторной составляющей. Температурныеградиенты и рабочей области 2 отсут-ствуют, поэтому термоэлектрическаясоставляющая остаточного напряженияне наблюдается, На выводах 10 и 11пленочной дифференциальной микротермопары при этом также отсутствуеФтермоЭДС, поскольку иа ее спаи 8 и 9воздействует одинаковая температура.Когда значение управляющего токаоказывается выше оптимального, в рабочей области 2 вследствие ее структурйого несовершенства появляютсятемпературные градиенты. В результате на Холловских электродах 5 и б60 б 5 Формула изобретенияДатчик Холла, содержащий элемент Холла в виде диэлектрической подложки, на которой сформирована рабочая область элемента Холла, токовые и Холловские электроды, источник. питания и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения индукции магнитных полей путем снижения термоэлектрической составляювозникает термоЭДС, пропорциональная градиенту температуры между ними.Термоэлектрическая составляющаяв полупроводниковых элементах Холламожет достигать 100 мкв/град и более,Наличие градиента температур меж,5 ду областями Холловских электродов5 и б приводит к появлению на выводах10 и 11 микротермопары термоЭДС,значение которой пропорциональновеличине этого градиента и для термопары хромель-копель составляет65 мк В/градТаким образом и термоэлектрическаясоставляющая остаточного напряженияэдемента Холла и термоЭдС микротер 15 мопары пропорциональны величине градиента температур между областямиХойловских электродов, Поэтомусоединив дифференциальную микротермопарус одним из Холловских электродов 520 или б таким образом, чтобы термоэлектрическая составляющая и термоЭДС микротермопары вычитались, можнозначительно уменьшить как термоэлектрическую составляющую, так и еедрейф. При этом выходом датчика Холла будут служить свободный холловскийэлектрод 5 или б и свободный вывод10 и 11 микротермопары,Например, если на выводе 10 мик-.ротермопары имеется положительный(отрицательный) знак термоЭДС, ана выводе Холловского электрода 5положительный (отрицательный) знактермоэлектрической составляющей,выходом датчика оказываются Холлов-,35ский вывод б и вывод 11, а Холловский вывод 5 и вывод 10 необходимоэлектрически соединить.Если термоэлектрическая составляющая датчика превышает термоЭДС40 мнкротермопары.в и раз, можно,применяя последовательное соединение микротермопар (что нетрудно выполнитьпри использовании современной пленочной технологии), значительно умень 45 шить термоэлектрическую составляющуюостаточйого напряжения элементаХолла.Компенсация термоэлектрическойсоставляющей остаточного напряжения50 дает воэможность повысить точностьизмерения магнитных полей без применения специальных термостатов.672587 щей остаточного напряжения, на покрытую диэлектрическим слоем рабочуюобласть элемента Холла нанесена пленочная дифференциальная микротермопара со спаями, каждый из которыхразмещен в области соответствующегоХолловского электрода. Составитель. С.Лунинскаятов Техред С, Мигай Корректор А. ИласенкоТираж 1089 Подписноесударственного комитета СССРам изобретений и открытийква Ж, Раушская наб.,д.4/5 едактор Б,ф Патентф, г,ужгород, ул.П тная,илиал ППП Заказ 3883/46 ЦНИИПИ Г по дел 113035, Мо6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 308392, С 01 й 33/06, 1970.2. Патент Японии 9 34220/46,5 кл. 99/5/ 11, 1971