CN102445671B - 一种霍尔器件误差补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种霍尔器件误差补偿电路，该电路包括恒交流源1、电感2、绕线电感3、校正电阻4、负载电阻5、霍尔器件6、电感7、绕线电感8、变压器9、电阻10、放大器11及接地端12。该电路不仅通过并联负载电阻5来补偿温度误差，而且采用了由电感2和绕线电感3构成的补偿器件耦合电感，使温度误差补偿达到最佳效果；另在霍尔器件6的激励端与输出端并联上由电感7和绕线电感8构成耦合电感来补偿霍尔器件6的零位误差，使不等位电势降到最小。本发明电路简单，时间特性好，对于进行磁场检测的霍尔器件温度漂移及零位误差进行自动补偿，使之更加准确可靠。

Description

一种霍尔器件误差补偿电路

技术领域

本发明涉及了一种霍尔器件误差补偿电路，特别涉及一种制造半导体器件的离子注入机中用于检测磁场的误差补偿电路。

背景技术

随着半导体器件集成度越来高，晶圆尺寸越来越大，单位器件尺寸越来越小，对各半导体工艺设备提出了更高的要求。在离子注入机中，离子源通过放电所产生的离子是多种离子的混合离子。而注入到晶片中的离子要求单一纯净的离子，因此必须将所需要的离子种类分选出来。其分选原理是利用洛沦磁力，即带电粒子在恒定磁场(B)中的运动轨迹(R)与带电粒子质量(m)、带电粒子能量(E)以及电荷数的满足关系式BR＝144.5*(mE)0.5/q。磁场B与产生磁场的线圈的匝数N以及流过线圈的电流I成正比即：B∝IN。

注入束流的稳定性及束流的纯度与磁场B的稳定性及精度密切相关。在当今大部分的注入机系统中，磁场的控制由电流取样控制电源输出电流稳定型改为直接由霍尔器件采样磁场量来控制电源的输出电流的模式。因此霍尔器件的采集电路精确性和稳定性对于磁场的稳定性和精度至关重要。由于霍尔器件材料的电阻率、迁移率和载流子浓度都随着温度而变化，霍尔器件的性能参数必然随温度而变化，致使霍尔电势变化，产生温度误差；另由于工艺没有将霍尔电极对称地焊在霍尔器件的两侧，使两电极点不能完全位于同一个等位面上，此外霍尔器件的电阻率不均匀或激励端接触不良，致使输出端产生不等位电势。从而造成检测不精确，磁场不稳定。

发明内容

针对上述情况，本专利介绍了一种霍尔器件误差补偿电路，能有效的补偿温度误差，及将霍尔器件的输出端的不等位电势降到最小。

本专利通过以下技术方案实现：一种霍尔器件误差补偿电路包括恒交流源

1、具有温度系数的电感2、绕线电感3、校正电阻4、负载电阻5、霍尔器件6，具有温度系数电感7、绕线电感8、变压器9电阻10放大器11及接地端12

所述的恒交流源1产生频率和幅度可调的恒交流信号；所述的具有温度系数的电感2(设为负温度系数)与绕线电感3构成一组耦合电感。所述的电感2与绕线电感3构成耦合电感，用于补偿温度误差。电感2串接在霍尔器件6的激励端正极I+，其输出的温度补偿电压通过与其耦合的绕线电感3送到霍尔器件6的输出端。由于耦合电感的温度系数可覆盖各类霍尔器件6的温度系数，且符号相反，故可通过改变绕线电感3的匝数来改变互感线圈的互感系数M，从而得到不同的补偿电压，使温度误差补偿达到最佳效果；

所述的负载电阻5采用与霍尔器件6相同温度系数的高精密电阻，并联在霍尔器件6的输出端，用于补偿霍尔器件6的温度误差；

所述的校正电阻4、及电阻10均采用高精密、低温漂电阻；

所述的电感7与绕线电感8构成耦合电感，并联在霍尔器件6的激励端负极I-和与输出端负极V-，用于补偿霍尔器件6的零位误差，使霍尔器件6的输出端的正极V+和负极V-处于等电位状态；

所述的变压器9采用金属屏蔽的升压变压器；

所述的放大器11采用差动放大器。

本发明具有如下显著优点：

1.该电路不仅通过并联负载电阻5来补偿温度误差，而且采用了由电感2和绕线电感3构成的耦合电感补偿霍尔器件6温度误差，由于耦合电感的温度系数可覆盖各类霍尔器件的温度系数，故只需通过改变互感线圈的互感系数M来得到不同的补偿电压，使温度误差补偿达到最佳效果；

2、电感7与绕线电感8构成耦合电感，并联在霍尔器件6的激励端负极I-和与输出端负极V-，用于补偿霍尔器件6的零位误差，使霍尔器件6的输出端的正极V+和负极V-处于等电位状态，通过改变互感线圈的互感系数M来得到不同的补偿电压，使不等位电势降到最小。

附图说明

图1是本专利霍尔器件误差补偿电路原理框图

图2是本专利霍尔器件误差补偿电路具体实施例原理图

具体实施方式：

下面结合附图1具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本专利的限定。

图2为霍尔器件误差补偿电路具体实施例原理图，它包2个连接器、2个具有温度系数的电感、2个绕线电感、5个电阻、四个二极管及一个组件等，由这些为数不多的元器件有机地组合在一起并构成了一个简单可靠的霍尔器件误差补偿电路。

其具体的工作原理如下：

电路所需的±15V工作电源、地以及恒交流信号均从连接器J1引入。将霍尔器件6置于需检测的磁场中，为了防止霍尔器件6电极接触不良的现象，霍尔器件的激励端和输出端直接通过焊接来完成。

从J1第1脚输入的恒交流信号经霍尔器件6激励端的正极I+，串接到具有温度系数电感L1，霍尔器件激励端的负极I-串接绕线电感L3到地。其输出的温度补偿电压通过绕线电感L3送到霍尔器件6的输出端。电感L1与绕线电感L2构成耦合电感，用于补偿温度误差。由于耦合电感的温度系数可覆盖各类霍尔器件H的温度系数，且符号相反，故可通过改变绕线电感L2的匝数来改变耦合线圈的互感系数M，从而得到不同的补偿电压。而当霍尔器件H置于恒定磁场B中时，霍尔器件H的输出端V+与V-间将产生的霍尔电势Vh＝KhIB(Kh为灵敏度系数，它与材料的掺杂浓度和几何尺寸有关)。再通过负载电阻RL温度误差补偿，经变压器T升压和限流电阻R6后，送到U1A的第3脚，与绕线电感L2获得的温度补偿电压一起构成一个差动放大器，使温度误差补偿达到最佳效果。D1、D2、D3及D1用于钳位保护。

电感L3与绕线电感L4构成耦合电感，并联在霍尔器件6的激励端负极I-和与输出端负极V-，用于补偿霍尔器件6的零位误差，可通过改变绕线电感8的匝数来改变耦合线圈的互感系数M，使霍尔器件6的输出端的正极V+和负极V-处于等电位状态。

本专利的特定实施例已对本专利的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本专利精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (3)

1.一种霍尔器件误差补偿电路，包括恒交流源(1)、电感(2)、绕线电感(3)、校正电阻(4)、负载电阻(5)、霍尔器件(6)、电感(7)、绕线电感(8)、变压器(9)、电阻(10)、放大器(11)及接地端(12)；其特征在于：恒交流源(1)一端通过电感(2)与霍尔器件(6)电流端相连，另一端与接地端(12)相连，绕线电感(3)两端分别与放大器(11)和校正电阻(4)相连，霍尔器件(6)的电压端与负载电阻(5)、变压器(9)和电感(7)相连，放大器(11)正端与电阻(10)和变压器(9)相连。

2.如权利要求1所述的一种霍尔器件误差补偿电路，其特征在于：所述的负载电阻(5)并联在霍尔器件的输出端，用于补偿霍尔器件的温度误差；所述的电感(2)与绕线电感(3)构成耦合电感，用于补偿温度误差。

3.如权利要求1所述的一种霍尔器件误差补偿电路，其特征在于：所述的电感(7)与绕线电感(8)构成耦合电感，并联在霍尔器件(6)的激励端负极I-和输出端负极V-，用于补偿霍尔器件(6)的零位误差，使霍尔器件(6)的输出端的正极V+和负极V-处于等电位状态。