CH368540A - Circuit to compensate for the temperature dependency of semiconductors working according to the Gaussian effect - Google Patents

Circuit to compensate for the temperature dependency of semiconductors working according to the Gaussian effect

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CH368540A
CH368540A CH7315959DA CH368540A CH 368540 A CH368540 A CH 368540A CH 7315959D A CH7315959D A CH 7315959DA CH 368540 A CH368540 A CH 368540A
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Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 Stromkreis zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit von nach dem    GauBeffekt   arbeitenden Halbleitern Es ist bekannt, sowohl den Halleffekt als auch den    Gausseffekt   für die Multiplikation vom Grössen einzusetzen. Für    die   Hauelemente und für die magnetfeldabhängigen Widerstandskörper werden vorzugsweise Halbleiter vorgesehen, die aus    Verbindungen   von Elementen der    III.   und V.

   Gruppe des periodischen Systems bestehen, da solche Halbleiter, insbesondere    Indiumantimonid   und    Indiumarsenid,   eine grosse Ausgangsleistung ergeben.    Nachteilig   ist für viele Anwendungszwecke jedoch die    verhältnismässig   grosse Temperaturabhängigkeit dieser    Halbleiter-      materialien.   Bei    Hauelementen   ist diese    Temperatur-      abhängigkeit   mittels    Schaltungen   mit Widerständen oder Transformatoren dadurch teilweise behoben worden, dass den    Steuerstromanschlüssen   des Hallelementes eine    -einem      Messwert   proportionale Spannung angelegt wird,

   statt dem    Hallelement      einen   der    Messgrösse      proportionalen   Strom zuzuführen. Dabei wird angenommen, dass sowohl die Haukonstante    als.   auch der Widerstand des    Hauelementes   sich    in   Abhängigkeit von der    Temperatur   nach    Exponential-      funktionen   ändern, die ungefähr gleich grosse Exponenten aufweisen.

   Dies führt aber nur    dann   zu    prak-      tisch   brauchbaren Ergebnissen, wenn die Dimensionen des Halbleiterplättchens des    Hauelementes   zweckentsprechend gewählt werden und ausserdem die magnetische Induktion nur    innerhalb      eines      verhältnismässig      schmalen   Bereiches geändert wird. Zu beachten ist aber,    d'ass   durch die bekannten Kompensationsmassnahmen nur eine Kompensation bezüglich des Halleffektes erfolgt, während die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes des Hauelementes    unkompen-      siert   bleibt. 



  Die vorliegende    Erfindung   betrifft einen Stromkreis zur Kompensation der    Temperaturabhängigkeit   von nach dem    Gausseffekt   arbeitenden    Halbleibern,   das heisst    zur   Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Widerstandes    eines      magnetfeldabhängigen   Widerstandskörpers.

   Die Erfindung ist dadurch    ge-      kennzeichnet,      d'ass      in      Reihe   mit dem    Halbleiter      ein   Widerstand mit    einem   im Verhältnis zum Widerstandswert des    Halbleiters   grossen Widerstandswert vorgesehen ist, wobei der Widerstand einen    Teen      peraturkoeffMenten   aufweist, der    gleich   gross    und   gleichsinnig demjenigen des Halbleiters. ist. 



     In   der Zeichnung ist    eine      beispielsweise      Ausfüh-      rungsform   des    Erfindungsgegenstandes   dargestellt. Es zeigen:    Fig.   1    ein   Diagramm und    Fig.   2    einen      Stromkreis.   Im Diagramm gemäss der    Fig.   1 ist für ein rechteckiges Plättchen.

   aus dem    Halbleitermaterial      Indium-      antimonid   der Widerstand in    Funktion   der Temperatur    für   .einen    Temperaturbereich      von   -40  C bis + 80  C    dargestellt.   Die    Kurve   1 gilt    für      eine   Induktion B = 0 Gauss, die    Kurve   2 für B - 2    Kilogauss   und die    übrigen   Kurven. 3 bis 6 für    Induktionen,   die je um 2    Kilogauss   höher legen.

   Im Diagramm der    Fig.   1 sind die    Ordinaten      in      logarithmischem   Massstab    aufgetragen,   Innerhalb des Temperaturbereiches von -20  C bis + 40  C weisen die    Kurven   1 bis 6    praktisch      einen   linearen    Verlauf   auf, und sie sind    innerhalb   des betrachteten Temperaturbereiches    zu-      einander   ausserdem parallel. Dies bedeutet, dass es sich bei    diesen   Kurven um    Exponentialfanktionen   handelt und    d'ass   diese    alle   den gleichen Exponenten    aufweisen.   



  Für einen    magnetfeldabhängigen      Widerstands-      körper   gilt    bekanntlich   allgemein die    Beziehung   RB -    f(Ro,   B) 

 <Desc/Clms Page number 2> 

    worin   RB den    Widerstandswert   bei der Induktion B    und      R"   den Widerstandswert bei der    Induktion   Null bedeutet. 



  Unter    Berücksichtigung   einer Temperaturänderung kann, da eine    Exponentialfunktion      vorliegt,   gesetzt    werden      RBt      -.f      (Roo,B)      E   -    at      worin      RBt   den Widerstandswert bei der Induktion B und der    Temperatur   t  C und    Roo   den Widerstandswert bei der    Induktion   Null und der Temperatur 0  C bedeutet.

   Um den durch    :einen   Widerstandskörper    fliessenden   Strom i verursachten    Spannungs-      abfall   am    Widerstandskörper   konstant zu    halten,   müsste sich    der   Strom i gemäss der folgenden Beziehung ändern    lt   -    ios+at   worin    it   den Strom durch den    Widerstandskörper   bei einer Temperatur von t  C und    i"   den Strom bei der    Temperatur   0  C bedeutet. 



  Diese Forderung kann nun durch den in der    Fig.   2    dargestellten   Stromkreis erzielt werden. 



     In   der    Fig.   2 bedeutet RB einen magnetfeldabhängigen    Widerstandskörper,   der als kleine Scheibe ausgebildet ist, und W einen Widerstand, dessen Widerstandswert bei allen    Betriebsverhältnissen      bedeutend!   grösser ist als    derjenige   des Widerstandskörpers. Letzterer und der Widerstand W liegen in    Reihe   und sind beispielsweise über die    Sekundärwicklung   6 eines    Transformators   7 gespeist, der    primärseifig   an ein Wechselstromnetz 8 angeschlossen ist.

   Mit 9 ist eine    Erregerwicklung   bezeichnet, die in das    Wech      selstromnetz   8    eingeschaltet   ist und die den Widerstandskörper RB beeinflussende Induktion B erzeugt. 



  Unter den gewählten Verhältnissen ergibt sich, dass der durch RB    und   W fliessende Strom i praktisch nur durch den    Widerstandswert   des Widerstandes W bestimmt    ist.      Weist   nun der Widerstand W eine Kennlinie auf, die    derjenigen   des Widerstandskörpers RB ähnlich ist, also    Wt-   Wo    E_at,      worin      Wt   den    Widerstandswert   bei der    Temperatur   t  C    und   Wo denjenigen bei der Temperatur    01'   C bedeutet, so    fliesst      als   Folge der Sekundärspannung e ein Strom i durch den Widerstandskörper RB, der durch die folgende Beziehung gegeben ist:

   
 EMI2.64 
    Ein   solcher Strom i genügt der oben    angeführten   Beziehung für    it,   das heisst er    erfüllt   die    Bedingung,   die für die Kompensation der Temperaturabhängigkeit eines    magnetfeldabhängigen   Widerstandskörpers    ermittelt   wurde. 



  Der Widerstand W kann aus dem gleichen Material    hergestellt      sein   wie der Widerstandskörper RB, oder er kann, um einen    gewünschten      Temperatur-      koeffizienten      zu   erhalten, aus mehreren Teilwiderständen mit positiven und negativen Temperaturkoeffizienten    zusammengesetzt   sein. Ausserdem kann der Widerstand W auch durch ein geeignetes    Netz-      werkersetzt   werden. 



  Der in der    Fig.   2 dargestellte Stromkreis    zeigt   zugleich ein Anwendungsbeispiel für die Messung der    Wechselstromleistung   des Netzes 8, wobei das Feld B der Erregerwicklung 9 dem Verbraucherstrom 1 und die Sekundärspannung e der Verbraucherspannung    proportional   ist. Die    Anzeige   der    Wechselstrom-      leistung      erfolgt   an einem Spannungsmesser 10, der den am Widerstandskörper RB auftretenden    Gleich-      spannungsabfäü      misst.   



  Der beschriebene Stromkreis kann    bei   allen Widerstandskörpern, die einen    Gausseffekt   zeigen, wie z. B. Germanium, Silizium,    Indiumarsenid   usw., zur Anwendung kommen. Wesentlich für die angestrebte Kompensation der Temperaturabhängigkeit solcher Widerstandskörper ist die Steuerung des durch den    Widerstandskörper   fliessenden Stromes durch einen Widerstand, der im Verhältnis zum Widerstandskörper einen z. B.    100mal   grösseren Widerstandswert aufweist und den gleichen Temperaturkoeffizienten wie der Widerstandskörper hat. 



  Von Vorteil' gegenüber Einrichtungen, bei denen    Halle-lemente   verwendet werden, ist, dass bei Widerstandskörpern mit    Gausseffekt   die Kompensation nur für eine Grösse, statt für zwei Grössen wie beim Halselement, durchzuführen ist, was    leichter   und genauer bewerkstelligt werden kann.



   <Desc / Clms Page number 1>
 Circuit to compensate for the temperature dependence of semiconductors working according to the Gaussian effect It is known to use both the Hall effect and the Gaussian effect for the multiplication of sizes. Semiconductors are preferably provided for the main elements and for the magnetic field-dependent resistance bodies, which are composed of compounds of elements of III. and V.

   Group of the periodic system exist, since such semiconductors, especially indium antimonide and indium arsenide, give a large output power. However, the relatively large temperature dependence of these semiconductor materials is a disadvantage for many application purposes. In the case of building elements, this temperature dependency has been partially eliminated by means of circuits with resistors or transformers by applying a voltage proportional to a measured value to the control current connections of the Hall element,

   instead of supplying the Hall element with a current proportional to the measured variable. It is assumed that both the Hau constant and. The resistance of the building element also changes depending on the temperature according to exponential functions, which have exponents of approximately the same size.

   However, this only leads to practically usable results if the dimensions of the semiconductor wafer of the building element are selected appropriately and, moreover, the magnetic induction is only changed within a relatively narrow range. It should be noted, however, that the known compensation measures only compensate for the Hall effect, while the temperature dependency of the resistance of the building element remains uncompensated.



  The present invention relates to a circuit for compensating the temperature dependency of semiconductors operating according to the Gaussian effect, that is to say for compensating the temperature dependency of the resistance of a magnetic field-dependent resistor body.

   The invention is characterized in that, in series with the semiconductor, a resistor with a large resistance value in relation to the resistance value of the semiconductor is provided, the resistance having a temperature coefficient which is equal to and in the same direction as that of the semiconductor. is.



     An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. They show: FIG. 1 a diagram and FIG. 2 a circuit. In the diagram according to FIG. 1 is for a rectangular plate.

   from the semiconductor material indium antimonide, the resistance is shown as a function of temperature for a temperature range from -40 C to + 80 C. Curve 1 applies to an induction B = 0 Gauss, curve 2 for B - 2 kilogauss and the other curves. 3 to 6 for inductions that are each 2 kilogauss higher.

   In the diagram of FIG. 1, the ordinates are plotted on a logarithmic scale. Within the temperature range from -20 ° C. to + 40 ° C., the curves 1 to 6 are practically linear, and they are also parallel to one another within the temperature range under consideration. This means that these curves are exponentials and that they all have the same exponent.



  As is well known, the relationship RB - f (Ro, B) generally applies to a magnetic field-dependent body

 <Desc / Clms Page number 2>

    where RB means the resistance value at induction B and R "means the resistance value at induction zero.



  Taking into account a change in temperature, since there is an exponential function, RBt -.f (Roo, B) E - at can be set, where RBt is the resistance value at induction B and temperature t C and Roo is the resistance value at induction zero and temperature 0 C means.

   In order to keep the voltage drop across the resistor body caused by: a resistance body flowing constant, the current i would have to change according to the following relation lt - ios + at where it is the current through the resistance body at a temperature of t C and i " means the current at temperature 0C.



  This requirement can now be achieved by the circuit shown in FIG.



     In Fig. 2, RB means a magnetic field-dependent resistor body, which is designed as a small disk, and W a resistor, the resistance value of which is significant in all operating conditions! is larger than that of the resistance body. The latter and the resistor W are in series and are fed, for example, via the secondary winding 6 of a transformer 7, which is connected to an alternating current network 8 with a primary connection.

   9 with an excitation winding is referred to, which is switched on in the Wech selstromnetz 8 and the induction B influencing the resistance body RB generated.



  Under the chosen conditions, the result is that the current i flowing through RB and W is practically only determined by the resistance value of the resistor W. If the resistance W now has a characteristic that is similar to that of the resistance body RB, i.e. Wt-Wo E_at, where Wt is the resistance value at temperature t C and Wo that at temperature 01'C, then as a result of the secondary voltage e flows a current i through the resistor body RB, which is given by the following relation:

   
 EMI2.64
    Such a current i satisfies the relationship given above for it, that is to say it fulfills the condition which was determined for the compensation of the temperature dependence of a magnetic field-dependent resistance body.



  The resistor W can be made of the same material as the resistor body RB, or, in order to obtain a desired temperature coefficient, it can be composed of several partial resistors with positive and negative temperature coefficients. In addition, the resistor W can also be replaced by a suitable network.



  The circuit shown in FIG. 2 also shows an application example for measuring the AC power of the network 8, the field B of the excitation winding 9 being proportional to the load current 1 and the secondary voltage e being proportional to the load voltage. The AC power is displayed on a voltmeter 10, which measures the DC voltage drop occurring at the resistor body RB.



  The circuit described can be used in all resistance bodies that show a Gaussian effect, such. B. germanium, silicon, indium arsenide, etc., are used. Essential for the desired compensation of the temperature dependency of such resistance body is the control of the current flowing through the resistance body by a resistor, which in relation to the resistance body a z. B. 100 times greater resistance and has the same temperature coefficient as the resistor body.



  The advantage over devices in which Hall elements are used is that, in the case of resistance bodies with a Gaussian effect, compensation is only to be carried out for one size instead of two sizes as with the neck element, which can be done more easily and more accurately.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Stromkreis zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit von nach dem Gausseffekt arbeitenden Halbleitern, dadurch gekennzeichnet, d'ass in Reihe mit einem Halbleiter ein Widerstand mit einem im Verhältnis zum Widerstandswert des Halbleiters gro- ssen Widerstandswert vorgesehen ist, wobei der Widerstand einen Temperaturkoeffizienten aufweist, der gleich gross und gleichsinnig demjenigen des Halb- leiters ist. UNTERANSPRÜCHE 1. A circuit for compensating the temperature dependence of semiconductors operating according to the Gaussian effect, characterized in that, in series with a semiconductor, a resistor is provided with a resistance value which is large in relation to the resistance value of the semiconductor, the resistance having a temperature coefficient which is equal is large and in the same direction as that of the semiconductor. SUBCLAIMS 1. Stromkreis nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand aus mehreren ein Netzwerk bild'end'en Teilwiderständen zusammen- gesetzt ist. 2. Stromkreis nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, d'ass der Widerstand aus mehreren Teilwiderständen mit positiven und negativen Tempera- turkoeffizienten zusammengesetzt ist. Circuit according to patent claim, characterized in that the resistor is composed of several partial resistances forming a network. 2. Circuit according to claim, characterized in that the resistor is composed of several partial resistances with positive and negative temperature coefficients.
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