Hallspannungserzeuger Die Erfindung bezieht sich auf einen Hallspannungserzeuger,
bei dem zur Kompensation des Temperaturganges der Nullkomponente ein Widerstand
zwischen einer Hallspannungs- und einer Steuerstromzuführung eingeschaltet ist.
Die Erfindung hat besondere Bedeutung für einen Hallspannungserzeuger unter Verwendung
eines halbleitenden Widerstandsmaterials aus einer AIII BV-Verbindung, z. B. Indiumarsenid
od. dgl. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompensation des Temperaturganges
der ohmschen Restspannung bei Hallgeneratoren zu bewerkstelligen.Hall voltage generator The invention relates to a Hall voltage generator,
where a resistor is used to compensate for the temperature response of the zero component
is switched on between a Hall voltage and a control current supply.
The invention is of particular importance for a Hall voltage generator using
a semiconducting resistor material made from an AIII BV compound, e.g. B. indium arsenide
or the like. The object of the invention is to compensate for the temperature response
to manage the ohmic residual voltage in Hall generators.
Hallspannungserzeuger besitzen meist eine mehr oder weniger große
ohmsche Restspannung, die in starkem Maße temperaturabhängig sein kann. Die ohmsche
Restspannung kann gemessen werden, wenn der Haugenerator vom Steuerstrom durchflossen
wird und das auf ihn einwirkende Feld Null ist. Man bezeichnet die ohmsche Restspannung
auch vielfach als Nullspannung oder Nullkomponente. Die Temperaturabhängigkeit der
Nullspannung hat zwei Ursachen, nämlich einmal den Temperaturgang des spezifischen
Widerstandes und weiterhin einen Temperaturgang, der in der Inhomogenität des Halbleitermaterials
begründet liegt. Der Temperaturgang des spezifischen Widerstandes hat beispielsweise
bei Indiumarseilid die Größe 1,5 - 10-3 °C -1. Der Temperaturgang, der auf Inhomogenitäten
des Halbleitermaterials zurückzuführen ist, kann bei einem Steuerstrom von 100 mA
bis zu ± 1 u,Vl°C betragen und ist unabhängig von der Größe der ohinschen Restspannung.
Dieser Temperaturgang der ohmschen Restspannung ist für eine Reihe von Anwendungen,
z. B. Meßsonden, Modulatoren usw., sehr störend, und man ist bestrebt, diesen Temperaturgang
nach Möglichkeit zu beseitigen.Hall voltage generators usually have a more or less large one
Ohmic residual voltage, which can be temperature-dependent to a large extent. The ohmic one
Residual voltage can be measured when the control current flows through the main generator
and the field acting on it is zero. It is called the ohmic residual voltage
also often as zero voltage or zero component. The temperature dependence of the
Zero voltage has two causes, namely the temperature response of the specific
Resistance and furthermore a temperature curve, which occurs in the inhomogeneity of the semiconductor material
is justified. The temperature curve of the specific resistance has, for example
for indium arseilid the size 1.5 - 10-3 ° C -1. The temperature drift that points to inhomogeneities
of the semiconductor material can be attributed to a control current of 100 mA
up to ± 1 u, Vl ° C and is independent of the magnitude of the residual stress.
This temperature variation of the ohmic residual voltage is necessary for a number of applications,
z. B. probes, modulators, etc., very annoying, and efforts are made to this temperature response
to eliminate if possible.
Zur Kompensation des Temperaturganges der Nullkomponente und der Hauspannung
hat man schon einen verstellbaren, temperaturabhängigen Widerstand zwischen eine
Hallelektrode und eine Steuerelektrode eines Hallplättchens eingeschaltet. Es wird
z. B. ein temperaturabhängiger Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten,
also ein sogenannter Kaltleiter, verwendet, wenn die Hallspannung mit zunehmender
Temperatur absinkt. Auf diese Weise wird der Strom im Hallplättchen erhöht und damit
die Hallspannung bei gegebenem Fluß wieder angehoben.To compensate for the temperature response of the zero component and the house voltage
you already have an adjustable, temperature-dependent resistance between a
Hall electrode and a control electrode of a Hall plate switched on. It will
z. B. a temperature-dependent resistor with a positive temperature coefficient,
So a so-called PTC thermistor, used when the Hall voltage increases with
Temperature drops. In this way, the current in the Hall plate is increased and thus
the Hall voltage is increased again at a given flux.
Bei dieser bekannten Ausführung muß für die Dimensionierung dieses
Widerstandes von Fall zu Fall ein bestimmtes temperaturmäßiges Verhalten des Widerstandswertes
ausgesucht werden, ganz abgesehen davon, daß grundsätzlich der Widerstand entweder
einen positiven oder einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen muß.In this known design, this must be used for dimensioning
Resistance a certain temperature-related behavior of the resistance value from case to case
be chosen, quite apart from the fact that in principle the resistance is either
must have a positive or a negative temperature coefficient.
Die Erfindung besteht darin, daß der Widerstand im wesentlichen temperaturunabhängig
ist, daß die Hauelektroden in an sich bekannter Weise auf verschiedenen Äduipotentiallinien
angeordnet sind und daß ein Abgleich des Widerstandes zur Beseitigung der entstehenden
ohmschen Restspannung dient. Durch die Erfindung erreicht man eine Kompensation
des Temperaturganges der Nullkomponente. Während man bisher stets gezwungen war,
zur Kompensation von Temperaturfehlern temperaturabhängige Glieder zu verwenden,
die einen in bestimmter Weise positiven oder negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen
müssen, gelingt es, wie nachfolgend gezeigt werden soll, eine Temperaturkompensation
mit Hilfe des konstanten Widerstandes vorzunehmen, was hinsichtlich des Aufwandes
und der Betriebssicherheit des Hallspannungserzeugers besondere Vorteile bietet.The invention consists in that the resistance is essentially independent of temperature
is that the main electrodes in a known manner on different Äduipotentiallinien
are arranged and that a balance of the resistance to eliminate the resulting
Ohmic residual voltage is used. Compensation is achieved by the invention
the temperature response of the zero component. While so far one has always been forced
to use temperature-dependent elements to compensate for temperature errors,
which have a certain positive or negative temperature coefficient
temperature compensation is possible, as will be shown below
to make with the help of the constant resistance, what in terms of effort
and the operational reliability of the Hall voltage generator offers particular advantages.
Die Maßnahme gemäß der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der
Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes bei zahlreichen Halbleiterkörpern,
z. B. vor allem auch solchen aus Indiumarsenid, bis hinauf zur Temperatur von etwa
100° C positiv verläuft. Dadurch hat ein konstanter oder nahezu temperaturunabhängiger
Widerstand bei derartigen Hallspannungserzeugern aus Indiumarsenid od. dgl. eine
Wirkung, wie sie an Hand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben wird.The measure according to the invention is based on the knowledge that the
Temperature coefficient of the specific resistance in numerous semiconductor bodies,
z. B. especially those made of indium arsenide, up to the temperature of about
100 ° C is positive. This has a constant or almost temperature-independent
Resistance in such Hall voltage generators made of indium arsenide or the like
Effect as described in more detail using an exemplary embodiment.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung
wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung.The drawing shows an embodiment in its for the invention
essential parts in a greatly simplified schematic representation.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen
Hallspannungserzeuger mit einem Halbleiterkörper 1 aus Indiumarsenid, bei dem der
Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstandes bis zu hohen Temperaturen herauf
positiv verläuft.
Die Steuerstromelektroden sind mit 2 oder 3 bezeichnet
und stehen mit den Steuerstromzuleitungen 4 und 5 in Verbindung. In gebräuchlicher
Weise erstrecken sich die Elektroden 2 und 3 über die gesamte Länge der ihnen zugeordneten
Kanten.The illustrated embodiment is a Hall voltage generator with a semiconductor body 1 made of indium arsenide, in which the temperature coefficient of the specific resistance is positive up to high temperatures. The control current electrodes are labeled 2 or 3 and are connected to the control current supply lines 4 and 5. In a conventional manner, the electrodes 2 and 3 extend over the entire length of the edges assigned to them.
Die Hallspannungsanschlüsse 6 und 7 mit den Hallelektroden 8 und 9
sind so gelegt, daß sich eine bestimmte ohmsche Restspannung ergibt. Die Hallelektroden
8 und 9 liegen also nicht auf einer Äquipotentiallinie, und zwar sind die Lötstellen
so gewählt, daß z. B. bei ansteigender Temperatur die zwischen den beiden Elektroden
auftretende ohmsche Restspannung wächst; der eine Potentialpunkt 9 wandert also
im elektrischen Sinne nach links, der andere Potentialpunkt 8 nach rechts aus. Der
zwischen die Elektroden 9 und 3 gelegte temperaturunabhängige Widerstand 10 ist
nun so bemessen, daß er einmal das Potential der Elektrode 9 auf das Potential der
Elektrode 8 zurückzieht und zum anderen bei Temperaturanstieg den Potentialpunkt
9 an seinem elektrischen Auswandern nach links hindert. Dies geschieht dadurch,
daß ein Teil des Steuerstromes über die Hallelektrode 9 und den Widerstand 10 fließt,
im Sinne eines Parallelschlusses zur Steuerstrombahn im rechten unteren Quadranten
des Hallgenerators. Da bei ansteigender Temperatur der spezifische Widerstand des
Indiumarsenids ansteigt, steigt der Strom im Widerstand 10 etwas an, während der
rechte untere Quadrant des Haugenerators von einem etwas kleineren Strom durchflossen
wird.The Hall voltage connections 6 and 7 with the Hall electrodes 8 and 9
are placed in such a way that there is a certain residual ohmic voltage. The hall electrodes
8 and 9 are therefore not on an equipotential line, namely are the soldering points
chosen so that z. B. when the temperature rises between the two electrodes
Occurring ohmic residual voltage increases; the one potential point 9 thus moves
in the electrical sense to the left, the other potential point 8 to the right. Of the
temperature-independent resistor 10 placed between electrodes 9 and 3
now dimensioned so that he once the potential of the electrode 9 to the potential of the
Electrode 8 withdraws and, on the other hand, the potential point when the temperature rises
9 prevents his electric emigration to the left. This is done by
that part of the control current flows through the Hall electrode 9 and the resistor 10,
in the sense of a parallel connection to the control current path in the lower right quadrant
of the hall generator. Since the specific resistance of the
Indium arsenide increases, the current in resistor 10 increases slightly, while the
Lower right quadrant of the Haugenerator flowed through by a slightly smaller current
will.
Durch die Parallelschaltung des Widerstandes 10 zu dem rechten unteren
Halbleiterquadranten wird das durch die Hallelektrode 9 bedingte Spannungsteilerverhältnis
der beiden unteren Quadranten im Sinne einer Rechtswanderung des Potentialpunktes
9 bei zunehmender Temperatur verändert, weil durch die Parallelschaltung eine Verkleinerung
des rechten Spannungsteilerwiderstandes erfolgt und damit die temperaturbedingte
Widerstandserhöhung des rechten unteren Quadranten im Vergleich zu der im linken
unteren Quadranten nur vermindert wirksam wird. Durch die Erfindung erreicht man
eine ausgezeichnete Kompensation innerhalb eines weiten Temperaturbereiches von
beispielsweise 80° C.By connecting the resistor 10 in parallel to the lower right
The voltage divider ratio caused by the Hall electrode 9 becomes the semiconductor quadrant
of the two lower quadrants in the sense of a right migration of the potential point
9 changes with increasing temperature, because the parallel connection results in a reduction in size
of the right voltage divider resistor takes place and thus the temperature-related
Resistance increase in the lower right quadrant compared to that in the left
lower quadrant is only less effective. The invention achieves
excellent compensation over a wide temperature range of
for example 80 ° C.