DE2406853A1

DE2406853A1 - Halleffekt-bauelement

Info

Publication number: DE2406853A1
Application number: DE19742406853
Authority: DE
Inventors: Roland Joseph Braun
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-02-14
Filing date: 1974-02-13
Publication date: 1974-08-22
Also published as: US3825777A; CA1023873A; GB1461504A; FR2217836B1; IT1007291B; JPS5132960B2; FR2217836A1; JPS49114886A

Description

Böblingen, den 8. Februar 1974 bu/se

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: EN 972 044

Hailef fekt-B auelement

Die Erfindung betrifft ein Halleffekt-Bauelement, bestehend aus einem Halbleitersubstrat mit Halleffekt-Eigenschaften, auf das Steuerelektroden mit hierzwlschen angebrachten Hallelektroden angebracht sind.

In einem solchen Halleffekt-Bauelement wird ein elektrisches Feld zwischen zwei in einem bestimmten Abstand angeordneten Steuerelektroden bereitgestellt. Zwischen diesen Steuerelektroden befinden sich jeweils am Rand des Halleffekt-Bauelements die Hallelektroden. In Betrieb wird das Halleffekt-Bauelement einem Magnetfeld ausgesetzt, das senkrecht zur Richtung des angelegten elektrischen Feldes und damit zum Strom zwischen den beiden Elektroden ausgerichtet ist. Unter dieser Voraussetzung läßt sich zwischen den Hallelektroden die sogenannte Hallspannung feststellen. Diese Hallspannung ist proportional der Feldstärke des angelegten magnetischen Feldes und proportional zum unter der Einwirkung des angelegten elektrischen Feldes fließenden Stromes durch das Halleffekt-Bauelement. Dementsprechend wird die Hallspannung zu Null, so bald entweder das Magnetfeld oder das elektrische Feld fehlen. Liegen im Idealfall beide Hallelektroden auf einer Äquipotentiallinie, d. h. auf gleicher elektrischer Feldstärke, dann ist die Hallspannung ebenfalls gleich Null Volt.

Bei idealer Ausgestaltung des Halleffekt-Bauelements unter der

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Voraussetzung von parallel zueinander verlaufenden Steuerelektroden, ergäbe sich eine solche Bedingung bei gleichen Steuerelektrodenabs tänden der Hallelektroden. Es ergibt sich jedoch . in.der Praxis, daß aufgrund verschiedener Faktoren,, wie magnetische Remanenz, Herstellungstoleranzen und dergleichen sowie unter den Umgebungseinflüssen die genannte Abstandsbedingung nicht zu einer Hallspannung von exakt O V führt, sondern daß sich vielmehr eine Abweichungsspannung einstellt.

In herkömmlicher Weise läßt sich eine solche Abweichungsspannung durch Anlegen eines zusätzlichen Magnetfeldes kompensieren. Hierzu wird das Halleffekt-Bauelement in den Luftspalt eines Elektromagneten eingeführt. Wird der Elektromagnet erregt, dann stellt er damit das magnetische Hauptfeld zum Betrieb des Halleffekt-Bauelementes bereit. Ein magnetisches Zusatzfeld wird durch einen Kompensations-Permanentmagneten geliefert, der verstellbar am Kern des Elektromagneten angebracht ist. Hierzu wird der Permanentmagnet von Hand so ausgerichtet, daß die Hallspannungsrestkomponente eliminiert wird.

Nachteilig ist hierbei, daß ein solches Halleffekt-Bauelement infolge des benötigten Kompensationsmagneten nicht kompakt genug ist. Darüberhinaus besitzt das durch den Permanentmagneten bereitgestellte Zusatzmagnetfeld eine konstante Feldstärke, so daß sich, da eine entsprechende Regelmöglichkeit nicht vorhanden ist, nur ein begrenzter Kompensationsbereich ergibt. Außerdem ist hiermit eine selbsttätige Kompensation ausgeschlossen, wenn nicht unter entsprechendem Aufwand eine mechanische Stelleinrichtung bereitgestellt würde, um den Permanentmagneten in die jeweils gewünschte Lage zu bringen.

Eine weitere Möglichkeit zum Ausgleich der Abweichungsspannung besteht darin, einen Spannungsteiler bzw. ein Potentiometer an einer der Hallelektroden anzubringen, so daß sich Spannungsunterschiede durch entsprechende Einstellung ausgleichen lassen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines Wider-

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Standes oder einer mit diesem Widerstand in Reihe geschalteten Diode zwischen eine der Hallelektroden und eine der Steuerelektroden. Auch hier wiederum ergibt sich ein begrenzter Kompensationsbereich, wobei jedoch zusätzlich die Empfindlichkeit der Hallelektroden herabgesetzt wird.

Bei einem anderen Kompensationsverfahren sind die zwei länglichen Steuerelektroden in zwei-symmetrische, miteinander fluchtende Teile unterteilt. Diese beiden Teile sind durch ein Potentiometer verbunden, dessen Schleifer so eingestellt ist, daß die Steuerstromverteilung zwischen den unterteilten Steuerelektroden und der nicht unterteilten Steuerelektrode geregelt wird, so daß die Abweichungsspannung kompensiert wird. Unter anderem bestehen hierbei die Nachteile darin, daß die vorgesehene Kompensation ebenfalls nur auf einen relativ kleinen effektiven Änderungsbereich der elektrischen Feldverteilung des Hauptsteuerstromes beschränkt ist. Hierbei läßt sich außerdem nicht vermeiden, daß das elektrische Feld verzerrt wird, bzw. nicht gleichförmig bereitgestellt wird, so daß hierdurch der Wirkungsgrad des Halleffekt-Bauelements im Vergleich zu . einem solchen Bauelement mit im wesentlichen gleichförmiger elektrischer Feldverteilung bei gleicher äquivalenter Steuerelektrodenlänge reduziert wird.

Ein weiteres bekanntes Halleffekt-Bauelement weist drei Paare von Punktkontakt-Hallelektroden aus, die in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Diese sechs Hallelektroden sind auf dem Substrat des Halleffekt-Bauelements in zwei räumlich voneinander getrennten Gruppen von je drei Hallelektroden angeordnet. Jedes Hallelektrodenpaar ist dabei mit einer Elektrode in der einen und mit einer anderen in der anderen Hallelektrodengruppe vertreten. Die Hallelektroden einer jeden Gruppe sind räumlich dicht nebeneinander angeordnet. Bei einem Halleffekt-Bauelement dieser Art soll eine Hallelektrode einer jeden Gruppe zur Auswahl desjenigen Hallelektrodenpaars bereitstehen, welches die geringste Abweichungsspannung zeigt. Auch bei einer solchen Anordnung läßt sich ohne weiteres nicht eine EN 972 044 A 0 9 8 3 4 / 0 8 5 1

Regelung vornehmen, wenn auch hierbei in Erwägung gezogen wird, zwei Hallelektroden einer Gruppe mit einem überbrückungswiderstand zu verbinden, dessen Schleifer dann so eingestellt werden kann, daß eine Regelung der Abweichungsspannung vollzogen wird. Neben einem begrenzten Kompensationsbereich ist auch hier wiederum eine spürbar nachteilige Beeinflussung der Empfindlichkeit des Halleffekt-Bauelementes festzustellen.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß bei den Anordnungen bekannter Bauart eine Regelung von Halleffekt-Bauelementen zur Kompensation der Abweichungsspannung in weiten Grenzen bei zufriedenstellender Betriebszuverlässigkeit und optimalem Wirkungsgrad nicht durchzuführen ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Halleffekt-Bauelement bereitzustellen, das die Regelung zur Kompensation der Abweichungsspannung zwischen den Hallelektroden mit einfachen Mitteln in zuverlässiger Weise gestattet ohne die Empfindlichkeit des Halleffekt-Bauelements nachteilig zu beeinträchtigen; wobei eine Herstellung in monolithisch integrierter Schaltungstechnik ohne weiteres möglich sein soll. Außerdem sollen hiermit Schwankungen aufgrund von langsam sich ändernden Umgebungseinflüssen ausgeglichen werden können. Hierunter fallen z. B. Temperatur und langsam sich ändernde Magnetfelder.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest eine Hilfssteuerelektrode im Abstand zwischen einer Steuerelektrode bzw. je eine zwischen beide Steuerelektroden und der Verbindungslinie beider an einer Signalerfassungseinrichtung angeschlossenen Hallelektroden auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird durch Anlegen einer Spannungsquelle an die Hilfssteuerelektroden ein elektrisches Hilfsfeld bereitgestellt, das bei entsprechender Einregelung in der Lage ist, zwischen den Hallelektrodeη auftretende Abweichungsspannungen zu kompensieren. Es liegt auf der Hand, Regelungsmaßnahmen zur Einstellung des elektrischen

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Hilfsfeldes für den vorgesehenen Zweck in einfacher Weise vorzunehmen .

Eine solche Anordnung läßt sich leicht in monolithisch integrierter Schaltungsweise herstellen, wobei die erforderlichen elektrischen Leitungszüge auf eine den Halbleiter abdeckenden Isolierschicht aufgebracht sind. Zur Isolierung gegenüber anderen Bauelementen in einem Halbleiterscheibchen ist dabei in vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Halleffekt-Bauelement in einer Zone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps wie des des Substrats eingebettet.

Eine selbsttätige Regelung ergibt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung, wenn die Signalerfassungseinrichtung Teil einer Rückkopplungsschleife ist, die zwischen Hallelektroden und Steuerelektrode bzw. Hilfssteuerelektrode liegt. Zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Signalerfassungsvorrichtung aus einem Differentialverstärker, dessen beide Eingänge an die Hallelektroden angeschlossen sind, dessen Ausgang, seinerseits einen Verstärker mit Schwellenwertsteuerung insbesondere Schaltverstärker speist, dessen Ausgang wiederum an einer Hilfssteuerelektrode liegt.

Eine vorteilhafte Abweichungsspannungsregelung läßt sich hierbei nicht nur durch Einstellen der Spannung an der jeweiligen Hilfssteuerelektrode erreichen sondern auch unter Ausnutzung des Effektes bedingt durch unterschiedliche Abstände der Hilfssteuerelektroden von den zugeordneten Steuerelektroden. Je mehr nämlich die Hilfssteuerelektrode an die zugeordnete Steuerelektrode heranrückt, desto geringer ist die erzielbare Kompensationsspannung, so daß sich durch entsprechende Auswahl der Hilfssteuerelektrode eine Voreinstellung vornehmen läßt.

Die Rückkopplung in der Rückkopplungsschleife kann zur Durchführung der-Erfindung mit positiven oder negativen Vorzeichen erfolgen.

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— D —

In vorteilhafter Weise ist der Rückkopplungspfad derart ausgebildet, daß er an die Hilfssteuerelektrode angeschlossen ist.

Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken ist bei Anwendung negativer Rückkopplung vorgesehen, daß ein Verstärker in Kollektorschaltung mit seinem Eingang an einer mit dem Ausgang des Differentialverstärkers verbundenen Diode und mit seinem Ausgang an einer weiteren Hilfssteuerelektrode liegt, derart, daß bei steigenden Spannungen, je nach Vorzeichen, zwischen den Eingängen des Differentialverstärkers der Verstärker in Kollektorschaltung entsprechend geringer, bzw. stärker leitend wird. Hierbei ist in vorteilhafter Weise zur Erfassung langsamer Änderungen der Hallspannung zwischen Basis und Emitter des Verstärkers in Kollektorschaltung eine Zeitkonstante wirksam, die lediglich auf relativ langsame Spannungsänderungen an den Hallelektroden anspricht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden anschließend beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ausschnittsweise eine vergrößerte Draufsicht

eines Ausführungsbeispieles des Hall-Bauelementsystems gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 des

in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ausschnittsweise eine vergrößerte Draufsicht

eines weiteren Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung, teilweise

in Blockform eines dritten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

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Fig. 5 schematisch, teilweise in Blockform, ein viertes

Ausführungsbeispiel der Erfindung. .

In den Fign. sind gleiche Teile mit gleichen Zahlen bezeichnet.

Das in den Fign. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Hall-Bauelementes besteht aus einem planaren Halbleitersubstrat 1 mit gegebener Leitfähigkeit, z. B.. P-Leitfähigkeit. Der Halbleiter besteht aus einem Halleffektmaterial wie z.B. Silizium. Das Halbleitersubstrat 1 hat eine Zone 2 entgegengesetzter Leitfähigkeit, also N-Leitfähigkeit.

Zwei räumlich voneinander getrennte längliche Steuerelektroden 3 und 4 sind auf dem Halbleitersubstrat 1 angeordnet. Zwei Hallelektroden 5 und 6 liegen zwischen den beiden Steuerelektroden 3 und 4 ebenfalls auf dem Halbleitersubstrat 1. Jede der Elektroden 3 bis 6 berührt die Zone 2 durch einen Leiter in einer gedruckten Schaltung. Die Verbindung zur Zone 2 kann direkt oder vorzugsweise über eine eindiffundierte, in der Zone 2 ausgebildete Widerstands-Subzone gleicher Leitfähigkeit erfolgen. In dem zuletzt beschriebenen Vorzugsfalle sind sowohl der gedruckte Leiter, als auch die zugehörige eindiffundierte Widerstands-Subzone Bestandteile der jeweiligen Elektrode, zu der sie gehören.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind den länglichen Steuerelektroden 3 und 4 also entsprechende gedruckte Leiterteile 3A und 4A und die im Bereich 2 ausgebildeten Subzonen 3B und 4b mit N+ Leitfähigkeit zugeordnet. Jede dieser planaren Flächen der Subzonen 3B, 4B erstreckt sich unter dem planaren Bereich des jeweiligen gedruckten Leiterteiles 3A, 4A, unter dem sie liegt. Die gedruckten Leiterteile 3A, 4A sind mit nur teilweise dargestellten Abzweigungen 3C, 4C ausgestattet, die die Leitungsanschlüsse für die Elektroden 3 und 4 bilden. Die Abzweigungen 3C, 4C sind elektrisch vom Halbleitersubstrat 1 durch eine geeignete Isolierschicht wie z. B. einer Oxidschicht auf bekannte Art isoliert.

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In ähnlicher Weise enthält jede der Hallelektroden 5, 6 einen gedruckten Leiterteil 5A, 6A, der auf der Halbleiterzone 2 aufliegt. Der Kontaktbereich der Hallelektroden 5, 6 ist wesentlich kleiner als der einer Steuerelektrode 3 oder 4. Nach Darstellung in Fig. 1 sind die typischen vertikalen und horizontalen Abmessungen und der resultierende Kontaktbereich einer Hallelektrode etwa 5 ρ χ 7,5 um entsprechend einem Kontaktbereich von etwa

2
39 um , wogegen die entsprechenden vertikalen und horizontalen Abmessungen und der resultierende Kontaktbereich für die Steuer-

elektroden etwa 10 um χ 320 um entsprechend 3 200 um Kontaktbereich betragen. Jeder Hallelektrode ist im Ausführungsbeispiel auch eine eindiffundierte Widerstandssubzone/ z. B. die Subzone 6B in Fig. 2 zugeordnet, die mit derselben Leitfähigkeit wie der Zone 2 ausgestattet ist. Die eindiffundierte Widerstandssubzone einer jeden Hallelektrode 5, 6 hat einen planaren Bereich, der sich über derselben Fläche erstreckt wie der entsprechende planare Bereich der gedruckten Schaltung, z. B. der Teil 6A in Fig. 2 einer bestimmten Hallelektrode. Die gedruckten Schaltungsteile 5A, 6A der Hallelektrode haben Abzweigungen 5C, 6C, die teilweise dargestellt sind und jeweils einen Leitungsanschluß zur Hallelektrode 5 bzw. 6 darstellen und vom Halbleitersubstrat 1 durch die Isolierschicht 7 isoliert sind.

Die Elektroden 3 bis 6 sind vorzugsweise symmetrisch zum Halbleitersubstrat 1 angeordnet. In Fig. 1 ist zur Erklärung ein rechtwinkliges Koordinantensystem angedeutet, welches durch die Achsen X und Y definiert ist, so daß die Elektroden 3 bis 6 auf dem Körper 1 symmetrisch zu diesem X/Y-Koordinantensystem liegen. Jede Steuerelektrode 3 und 4 hat also den gleichen Abstand Yl von der X-Achse des Koordinantensystems und liegt im wesentlichen parallel zu den anderen Elektroden. Die linken und rechten vertikalen kurzen Kanten in Fig. 1 der Steuerelektroden 3 und 4 enden außerdem in einem gleichen Abstand Xl von der Y-Achse des Koordinantensystems. Ähnlich wird zur Erklärung angenommen, daß die entsprechenden Mittelpunkte der Hallelektroden 5, 6 auf einer gedachten Linie liegen, die mit der X-Achse zusammenfällt, und daß jede vertikale Kante der Hallelektroden 5,6 nach Darstellung EN 972 044 409834/08 51

in Fig. 1 den gleichen Abstand X2 von der Y-Achse hat. Weiter sei zur Erklärung angenommen, daß die Hallelektroden 5,6 symmetrisch und parallel zueinander ausgerichtet sind und somit von jeder Steuerelektrode 3, 4 den gleichen Abstand haben.

Im Normalbetrieb ist eine passende Stromspeiseschaltung, die nicht dargestellt ist, an die Steuerelektroden 3 und 4 angeschlossen. Daraus resultiert der Fluß eines elektrischen Stromes zwischen der Steuerelektrode 3 und der Steuerelektrode 4 durch die Halbleiterzone 2, der ein transversales elektrisches Feld verursacht, welches nachfolgend als elektrisches Hauptfeld oder einfach nur Hauptfeld bezeichnet wird.

Die Äquipotentiallinien dieses Hauptfeldes unter den oben beschriebenen angenommenen idealen symmetrischen Bedingungen verlaufen parallel zu den länglichen Steuerelektroden 3, 4. Die über den Hallelektroden 5,6 vorhandene Verschiebespannung ist somit auf dem Nullpegel. Wenn ein Magnetfeld mit einer senkrecht zur Ebene des elektrischen Feldes, gemäß Darstellung durch den Pfeil U in Fig. 2, verlaufenden Komponente angelegt wird, erscheint an den beiden Hallelektroden 5, 6 eine Hallspannung, die proportional der Stärke der senkrechten Magnetfeldkomponente und dem das elektrische Feld erzeugenden Strom 1st.

Die Verschiebespannung über den Hallelektroden 5,6 kann auf einem bestimmten, von Null verschiedenen Wert liegen. Durch Herstellungstoleranzen können die Steuerelektroden 3, 4 z. B. nicht symmetrisch relativ zum X/Y-Kobrdinantensystem der Fig. angeordnet sondern etwas zueinander geneigt sein und/oder eine der beiden Elektroden kann nicht um die Y-Achse zentriert und etwas nach links oder rechts verdreht sein. Die Hallelektroden 5, 6 können damit nicht jeweils auf derselben Äquipotentiallinie liegen so daß das Niveau der Verschiebespannung von Null verschieden ist. Die Hallelektroden 5/6 können außerdem asymmetrisch zum X/Y-Koordinantensystem und so angeordnet sein, daß sie nicht auf derselben Äquipotentiallinie liegen. Die Halbleiterzone 2 kann auch eine ungleichmäßige Widerstandscharakteristik aufwei-EN 972 044 4 0 9 8 3 A / 0 8 5 1

sen. Einige oder alle dieser Faktoren rufen eine Verschiebespannung über eine der Hällelektroden 5,6 hervor, die auf einem anderen als dem Null-Niveau liegt.

Zur Steuerung der Verschiebespannung wird nach dem Erfindungsgedanken ein zusätzliches elektrisches Feld benutzt. Dieses Feld wird durch eine oder mehrere Zusatzelektroden vorgesehen. Jede Zusatzelektrode ist zwischen der oben erwähnten gedachten Linie, auf der die Hallelektroden 5, 6 -liegen, und einer der Steuerelektroden 3, 4 angeordnet. Acht solcher Zusatzelektroden 8 bis 15 sind z. B. in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 gezeigt. Die Zusatzelektroden 8 bis 12 sind in verschiedenen räumlichen Lagen zwischen der oben erwähnten gedachten Linie und der Steuerelektrode 4 und die anderen Zusatzelektroden 13 bis 15 in verschiedenen räumlichen Lagen zwischen dieser gedachten Linie und der Steuerelektrode 3 angeordnet.

Jede der Zusatzelektroden 8 bis 15 verfügt über einen gedruckten Leiterteil 8A bis 15A, der auf der Halbleiterzone 2 ähnlich aufliegt, wie die Elektroden 3 bis 6. Der planare Kontaktbereich einer jeden Zusatzelektrode ist wesentlich kleiner als der entsprechende Bereich einer Steuerelektrode 3, 4 und vergleichbar mit dem entsprechenden Bereich einer der Hallelektroden 5, 6. Jede der Zusatzelekttrodeη 8 bis 15 hat auch eine eindiffundierte Widerstandszone ζ. B. die Zone 8B der Elektrode 8 in Fig. 2, die mit derselben Leitfähigkeit wie die der Halbleiterzone 2 ausgestattet ist. Jede dieser eindiffundierten Widerstandszonen der Zusatzelektrode 8 bis 15 erstreckt sich in denselben Bereich wie die zugeordneten planaren Bereiche der zugehörigen gedruckten Schaltungsteile 8A bis 15A, von denen jeder eine Verlängerung bzw. Abzweigung hat, nämlich die teilweise gezeigten Verlängerungen bzw. Abzweigungen 8C bis 15C, die die LeitungsausSchlüsse zu den jeweiligen Zusatzelektroden 8 bis 15 darstellen. Die Verlängerungen bzw. Abzweigungen 8C bis 15C sind vom Halbleitersubstrat 1 durch eine Isolierschicht 7 isoliert. Die eindiffundierten Widerstandszonen können jedoch auch weggelassen werden

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und dann stehen die Teile 8A bis 15A in direktem Kontakt mit dem Bereich 2.

Das elektrische Zusatzfeld wird in der Halbleiterzone 2 durch einen Steuerstrom erzeugt, der durch eine oder mehrere vorher ausgewählte Zusatzelektroden 8 bis 15 geleitet wird. Der Steuerstrom wird von einer nicht dargestellten Stromquelle abgenommen. Dabei kann es sich um dieselbe Stromquelle handeln, die auch den Hauptsteuerstrom in der Halbleiterzone 2 zwischen den Steuerelektroden 3 und 4 liefert und/oder es kann eine andere, unabhängige Stromquelle benutzt werden. Der Steuerstrom ist vorzugsweise so regelbar, daß er eine regelbare Verschiebespannungssteuerung ermöglicht. Wegen der relativen Größe des Kontaktbereiches zwischen einer Steuerelektrode und einer Zusatzelektrode wird dem Hauptfeld das Zusatzfeld in einer stark lokalisierten Art überlagert, die ausreicht, um eine bedeutsame Änderung der Verschiebespannung hervorzurufen, wobei an anderen Stellen eine gleichmäßige Verteilung des Hauptfeldes beibehalten wird.

Vor der Beschreibung verschiedener Betriebsarten des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispieles wird zuerst ein weiteres in Fig. 3 gezeigtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Das in Fig. 3 gezeigte Hallbauelementsystem wird aus einem planaren Siliziumsubstrat I¹ hergestellt, das P-Leitfähigkeit und Halleigenschaften hat. Die Halbleiterζone 2" mit entgegengesetzter Leitfähigkeit, nämlich mit N-Leitfähigkeit, wird im Substrat 1' ausgebildet. Auf der Zone 2¹ sind zwei längliche parallele Steuerelektroden 3' und 4' angeordnet. Zwei Hallelektroden 5¹ und 6' sind ebenfalls auf der Zone 2* angeordnet. Nach dem Erfindungsgedanken sind an vorgewählten räumlichen Positionen auf die Zone 2¹ acht Zusatzelektroden 8' bis 15" in einem zwischen den beiden parallelen Längskanten der Steuerelektroden 3¹, 4¹, die einander zugewandt sind, und den beiden gedachten Linien A und B in Fig. 3 gebildeten Rechteck angeordnet. Die beiden Linien A und B fallen mit den beiden parallelen kurzen Kanten

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der kürzeren Steuerelektrode 4¹ zusammen. Die Zusatzelektroden 8¹ bis 15' liegen also auf der Zone 2¹ in einem Bereich, in dem das durch den durch die Zone 2¹ zwischen den Steuerelektroden 3¹ und 4' fließenden Strom erzeugte elektrische Hauptfeld im wesentlichen gleichförmig ist. Wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Zusatζelektrodeη 8' bis II¹ der Fig. 3 zwischen der Steuerelektrode 4¹ und einer nicht gezeigten, gedachten Linie zwischen den Mittelpunkten der Hallelektroden 5' und 6' und die Zusatzelektroden 12' bis 15' liegen zwischen dieser gedachten Linie und der Steuerelektrode 3'.

Zu Vergleichszwecken sind andere Zusatzelektroden 16 bis 22 außerhalb des oben beschriebenen Rechteckes vorgesehen. Insbesondere die Zusatzelektroden 17 und 18 liegen parallel zur Steuerelektrode 4' angeordnet, und die Zusatzelektrode 22 liegt in einem bestimmten Abstand von der Steuerelektrode 3'. Die Zusatzelektroden 16, 19, 20 und 21 liegen zwischen den Steuerelektrodeη 3' und 4', außerdem, aber außerhalb der entsprechenden Linien A und B.

Wenn eine 10 Volt Gleichstromquelle, die nicht dargestellt ist, mit ihrem positiven Anschluß an die Steuerelektrode 4¹ und mit ihrem negativen, geerdeten Anschluß an die Steuerelektrode 3¹ angeschlossen ist und die anderen Elektroden 5¹ bis 15' in einem offenen Stromkreis liegen und kein Magnetfeld angelegt ist, beträgt die durchschnittliche Differentialspannung zwischen den Hallelektroden 5¹ und 6' +6,25 mV, wobei sich das positive Vorzeichen aus einer willkürlich gewählten Konvention ergibt, in der die Spannung an der Hallelektrode 5¹ von der an der Hallelektrode 6¹ subtrahiert wird.

Wenn unter denselben Bedingungen die Elektroden 3¹ bis 15* und 16 bis 22 nach den in der ersten Spalte der nachfolgenden Tabelle I angegebenen bestimmten Verbindungen angeschlossen sind, dann ergeben sich zwischen den Elektroden 5¹ und 6' gegenüber dem obigen inhärenten Wert von +6,25 mV die in der zweiten Spalte der Tabelle I angegebenen entsprechenden Verschiebespannungs-

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änderungen

TABELLE I

4'	- 11'
3'	- 12"
3'	- 13'
3'	- 15'
4'	- 16
4'	- 18'
4'	- 19
4'	- 20
3'	- 21
3'	- 22

Elektrodenkombination aV in mV

4' - 8' +117.84

4' - 9' +044.08

4' - 10' -076.85

-117.17 +082.95 +063.52 -146.90 +66.03 -12.91 -105.91 -63.06 -45.08 0

Aus der obigen Tabelle geht hervor, daß die Steuerung der Verschiebespannung an den Hallelektroden 5', 6' durch die Verbindung einer der Zusatzelektroden 8' bis 15' mit der jeweils nächsten Steuerelektrode 3' bzw. 4' ermöglicht wird. Das Ausmaß der Steuerung ist außerdem direkt proportional dem Abstand zwischen der jeweiligen Zusatzelektrode 8' bis 15' und der ihr zugeordneten nächsten Steuerelektrode 3' bzw. 4' sowie dem Abstand zwischen der jeweiligen Zusatzelektrode 8' bis 15' und der Mittellinie C. Wie aus den Daten für die Zusatzelektroden 16 bis 22 in obiger Tabelle zu ersehen ist, nimmt das Ausmaß der Steuerung außerhalb des oben beschriebenen Rechteckes ab, das gebildet wird durch die innen liegenden Längsseiten der Steuerelektroden 3' und 4' und die gedachten Linien A und B. Wenn die parallelen Elektroden 4' und 18 einander zugeordnet sind, beträgt AV z. B. nur -12,91 mV; der Wert ist 0, wenn die außenliegende Elektrode 22 mit der Steuerelektrode 3' in Beziehung steht. Die Zusatzelek-

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troden 8¹ bis 15' liegen vorzugsweise im oben beschriebenen Rechteckbereich. Außerdem sollen die Zusatzelektroden 8' bis 15 * in einem Abstand angeordnet sein, der höchstens halb so groß ist, wie die Strecke zwischen der nächsten, mit der Zusatzelektrode in Beziehung stehenden Steuerelektrode und einer, in Fig. 3 nicht gezeigten, die Mittelpunkte der Hallelektroden 5', 6' verbindenden' gedachten Linie. Die Elektroden können natürlich in größerem Abstand angeordnet werden, vorzugsweise legt man sie jedoch dichter an die nächste Steuerelektrode heran, um unerwünschte Belastungseffekte der Hallelektroden 5¹ und 6¹ möglichst klein zu halten. Beim Anschluß an eine elektrische Energiequelle liefert also jede der Zusatzelektroden 8' bis 15' die Möglichkeit, die Verschiebespannungen an den Hallelektroden 5¹ und 6' zu steuern. Das Ausmaß der Steuerung hängt von der jeweils gewählten Zusatzelektrode ab. Wenn die Steuerung regelbar ist, ergibt sich außerdem ein großer Steuerbereich. Wenn z. B. die Elektrode II¹ benutzt wird, dann kann dieser Bereich von O mV bis -117,17 mV reichen. Wenn die Steuerung regelbar ist, kann AV außerdem auf einen vorgegebenen Wert des Bereiches einschließlich des Nullpegels voreingestellt werden. Mit der Steuerung kann man z. B. die inhärente Verschiebespannung kompensieren und auf O setzen, indem man sie auf -6,25 mV einregelt.

Die Zusatzelektroden 8¹ bis 15' können in verschiedenen Kombinationen miteinander und/oder mit der nächsten Steuerstromelektrode verbunden werden, um andere Verschiebespannungen an den Elektroden 5¹ und 6¹ zu erhalten. Für die oben beschriebenen Bedingungen, bei denen eine 10 Volt Gleichstromquelle an die Elektroden 3¹ und 4¹ angeschlossen wurde und zusätzlich nur noch eine Verbindung zwischen den Elektroden 14* und 15" bestand, betrug zwischen den Elektroden 5¹ und 6' die Verschiebespannungsänderung AV -26,55 Volt.

In ähnlicher Weise kann man das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel im Differentialbetrieb betreiben, indem man vorher ausgewählte Zusatzelektroden 8 bis 15 miteinander und/oder

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mit der jeweils nächsten Steuerelektrode 3, 4 verbindet und/oder die Steuerung so regelt, daß man unterschiedliche Verschiebe-Steuerspannungen zwischen den Hallelektroden 5 und 6 erhält. Eine einfache Regelmöglichkeit für eine Steuerung besteht beispielsweise in der Verbindung einer bestimmten Zusatzelektrode mit ihrer nächsten Steuerelektrode über einen entsprechenden regelbaren Widerstand.

Das Hall-Bauelementsystem nach Fig. 1 wird in ansich bekannter integrierter Schaltungstechnik hergestellt. Zuerst wird ein planares Halbleitersubstrat 1 aus Hallmaterial mit P-Leitfähigkeit, mit Hilfe der üblichen Maskierungstechnik in einem Diffusionsprozeß zur Bildung der Halbleiterzone 2 entgegengesetzten, nämlich N-Leitfähigkeitsystem entsprechend behandelt. In einem anschließenden Maskierungs- und Diffusionsprozeß werden dann die Widerstands-Subzonen mit N+-Leitfähigkeit der verschiedenen Elektrodenkontakte ausgebildet. Anschließend wird auf der Oberfläche des Substrats 1 eine Isolierschicht 7 gebildet. Als nächstes werden durch Maskieren und Ätzen öffnungen in diese Isolierschicht 7 für Zugänge zu den N+-Bereichen gebildet. Es folgt das Aufbringen der gedruckten Leiterzüge 3A bis 15A und ihrer Abzweigungen 3C bis 15C in einer für gedruckte Schaltungen geeigneten Maskierungstechnik. Wenn das Hall-Bauelementsystem Teil einer monolithischen integrierten Schaltung ist, können die Zone 2 und die N+-leitenden Subzonen sowie die gedruckten Leiterzüge gleichzeitig mit den Prozessen ausgeführt werden, die zur Bildung aktiver und passiver diffundierter und gedruckter Schaltungskomponenten gehören, die irgendwo anders im bzw. auf dem Substrat 1 liegen, in Fig. 1 der Klarheit halber aber weggelassen wurden.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches eine Kombination eines planaren Halbleiter-Hallbauelementsystems 23 und der zugehörigen Schaltung 32 umfaßt. Das System 23 ist ein monolithisches Chip mit N-Leitfähigkeit und enthält zwei längliche Steuerelektroden 24 und 25 und zwei dazwischenliegende Hallelektroden

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26, 27. Das System 23 verfügt auch über vier Zusatzelektroden 28 bis 31, die bei entsprechender Verbindung mit einer Stromquelle ein zusätzliches elektrisches Feld gemäß der Erfindung bereitstellen. Die Elektroden 24 bis 31 sind mit den entsprechenden Anschlüssen 24a bis 31a verbunden, die an der Peripherie des Chips 23 liegen.

Die Eingänge der Differentialverstärkerschaltung 33 sind an die Hallelektroden 26, 27 des Chips 23 angeschlossen. Der Ausgang der Differentialverstärkerschaltung 33 ist mit dem Eingang eines Umschaltverstärkers 34 verbunden. Der Umschaltverstärker 34 verfügt über eine positive Ruckkopplungsschleife, in der ein an den Anschluß 3la der Zusatzelektrode 31 angeschlossener Widerstand 35 liegt.

Im Betrieb ist der Anschluß 25a mit einem positiven Anschluß einer nicht dargestellten Stromquelle verbunden, die eine Spannung +Vl liefert. Der Rückflußweg führt über den Erdanschluß 24a, der mit dem negativen Anschluß der nicht gezeigten Stromquelle verbunden ist. Die Schaltungen 33 und 34 sind ebenfalls mit der nicht gezeigten Stromquelle am Knotenpunkt 36 verbunden.

Im Betrieb wird die Hallspannung über den Hallelektroden 26, 27 durch die Schaltung 33 verstärkt. Die Hallelektroden 26, 27 sind mit dem Eingang der Schaltung 33 so verbunden, daß der Ausgangspegel der Schaltung 33 den Eingangsschwellenwert des Umschaltverstärkers 34 überschreitet, so daß dieser dadurch eingeschaltet wird; wobei die Spannung an der Elektrode 27 größer ist als die an der Elektrode 26 und ihre Differenz über einem bestimmten vorgewählten Niveau liegt.

Unter dem vorgewählten Niveau, oder wenn die Spannung an der Elektrode 27 kleiner ist als die an der Elektrode 26, hält der Ausgangspegel der Schaltung 33 den Umschaltverstärker 34 ausgeschaltet. Wenn die Schaltung 33 eingeschaltet wird, wird eine, den Widerstand 35 enthaltende Rückkopplungsschleife erregt. In-

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folgedessen wird die Spannung am Anschluß 31a positiv und es fließt Strom in die Zusatzelektrode 31. Dadurch wiederum wird die Spannung an der Elektrode 27 plötzlich angehoben und gleichzeitig damit auch die Differentialspannung zwischen den Elektroden 26 und 27. Dadurch wird die Umschaltaktion der Schaltung 34 verstärkt und ihre Ausgabe verriegelt. Verschiedene vorgewählte Differentialspannungen erhält man durch gezielte Auswahl einer bestimmten Verbindung der Elektroden 28 bis 30 untereinander oder in Verbindung mit der Steuerelektrode 25 und/oder durch Vertauschen der Verbindung der Hallelektroden 26, 27 mit den Eingängen der Schaltung 33. Wenn die Differentialspannungshöhe einmal gewählt ist, wird die Differentialspannung zwischen den Hallelektroden 26, 27 z. B. durch eine vorgegebene Änderung der magnetischen Feldstärke verändert, insbesondere, wenn das Gerät gemäß der Erfindung als Näherungsfühler, magnetischer Schalter oder Betätigungsorgan benutzt wird.

In dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel werden relativ langsame Änderungen der Verschiebespannung des Hall-Bauelementsystems 37 nach der Erfindung automatisch kompensiert. Ein planares Halbleitersubstrat mit N-Leitfähgikeit, hat zwei mittlere Hallelektroden 40 und 41. Das Substrat enthält eine Zusatzelektrode 42, mit der die Hall-Verschiebespannung kompensiert wird. Eine andere Zusatzelektrode 43 ist vorgesehen und kann bei Bedarf für eine weitere Verschiebespannung benutzt werden, wenn sie an eine entsprechende Stromquelle angeschlossen ist. Wenn nach Darstellung in Fig. 5z. B. die Zusatzelektrode 43 benutzt wird, ist sie an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen, die außerdem mit den Steuerelektroden 38 und 39 verbunden ist und am Knotenpunkt 44 eine positive Gleichspannung VA bereitstellt.

Zu dem in Fig. 5 gezeigten Gerät gehört noch die Schaltung 45, die einen Differentialverstärker 46 und einen Umsσhaltverstärker 47 enthält. Die Hallelektroden 40, 41 auf dem Halbleitersubstrat sind an die Eingänge des Differentialverstärkers 46 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang des Verstärkers

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und einer negativen Rückkopplungsschleife 48 bis 51 verbunden ist, die den durch die Zusatzelektrode 42 fließenden Strom steuert.

Im normalen Ruhestrombetrieb ist der Umschaltverstärker 47 ausgeschaltet. Dann befindet sich die Anfangs-Verschiebespannung der Zelle 37 auf einem vorgegebenen Niveau und die Ausgabespan-' nung des Differentialverstärker 46 liegt unter dem Schwellenwert des Verstärkers 47. Unter diesen normalen Ruhestrombedingungen leitet die Diode 48 außerdem einen kleinen Strom, der im wesentlichen gleich dem Strom im Widerstand 49, abzüglich des Treiberstroms für die Basis des Transistors 50 ist. Der Kondensator 51 wird geladen und der Spannungspegel ist äquivalent dem Spannungsabfall dem 49. Der Transistor 50 ist eingeschaltet und sein Emitter-Kollektorkreis leitet einen Strom an die Zusatzelektrode 42 von der gemeinsamen, nicht dargestellten Stromquelle, die am Knotenpunkt 44 die Spannung VA bereitstellt.

Zur Erklärung wird angenommen, daß unter normalen Ruhebedingungen das Hall-Bauelementsystem 37 einer vorgegebenen Vormagnetisierung ausgesetzt ist, wobei sich die Spannung an den Hallelektroden 40, 41 durch eine Änderung der Umgebungsbedingungen, wie z. B. einer Drift der Stromquellenvorspannung der Vormagnetisierung und/oder der normalen Betriebstemperaturen zu ändern beginnt. Wenn sich die Anfangs-Verschiebespannung so ändert, daß die Spannung an der Hallelektrode 40 relativ zur Spannung an der Hallelektrode 41 positiver wird, so nimmt bei der speziellen Verbindung der Hallelektroden 40, 41 mit den Eingängen des Verstärkers 46 die Ausgangsspannung des Verstärkers 46 ab. Dadurch fließt ein stärkerer Strom durch die Diode 48 und die Basis!spannung des Transistors 50 wird reduziert. Demzufolge reduziert der Transistor 50 den der Zusatzelektrode 42 zugeführten Strom. Dadurch wiederum wird die Spannung an den Hallelektroden 40, 41 reduziert, d. h., die Verschiebespannung wird kompensiert und die Spannung an den Hallelektroden 4O, 41 auf die vorgewählte Änfangsverschiebespannung zurückgeführt.

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Die entgegengesetzte Wirkung ergibt sich, wenn die Spannung über den Hallelektroden 40 und 41 sich in der entgegengesetzten Richtung ändert, d. h., die Spannung an der Hallelektrode 40 wird relativ zur Spannung an der Hallelektrode 41 negativer. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 46 nimmt damit zu, reduziert dadurch den Strom durch die Diode 48 und erhöht hiermit die Basispannung des Transistors 50. Ein erhöhter Strom wird jetzt der Zusatzelektrode 40 zugeführt und wieder wird die Spannung über den Hallelektroden 40, 41 auf die Anfangs-Verschiebespannung zurückgeführt. In jedem Fall wird verhindert, daß die langsame Spannungsanderung über den Hallelektroden 40, 41 so groß wird, daß dadurch die Ausgangsspannung des Verstärkers 46 den Schwellenwert des Verstärkers 47 erreicht.

Die Parameter der RC-Zeitkonstanten, die zum Kondensator 51 gehören, werden so gewählt, daß der Spannungspegel an der Basis des Transistors 50 sich relativ langsam ändert. Insbesondere ist die Zeitkonstante RC so, daß der Änderungswert hauptsächlich vom Wert des Kondensators 50 abhängt. Daraus ergibt sich eine Kompensation nur der sich relativ langsam über den Elektroden 40, 41 ändernden Spannungen. Hierzu gehören Veränderungen, die sich z. B. durch Temperaturänderungen, Driften des Vormagnetisierungsfeldes oder der Speisespannung ergeben, und allgemein mit niederfrequenten Störungen bezeichnet werden. Andererseits läßt eine relativ schnelle Änderung der Hallspannung ausreichender Größe und Richtung den Ausgangspegel des Verstärkers 46 auf den Schwellenwert des Umschaltverstärkers 47 ansteigen, so daß dessen Ausgang umschaltet, bevor die Kompensationsschaltung voll ansprechen kann.

Das in Fig. 5 gezeigte Gerät kann ζ. B. in Anwendungen wie magnetischen Fühlern, Halleffekt-Betätigungsorganen oder dergleichen benutzt werden. Bei solchen Anwendungen wird eine Hallspannung an den Hallelektroden 40, 41 aufgrund einer plötzlichen Änderung der Magnetfeldstärke erzeugt, die durch Einschalten des Verstärkers 47 verursacht wird. Die in dem in Fig. 5 gezeigten HaIl-

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Bauelementsystem erreichte Kompensation ist also ideal für solche Anwendungen, da sie langsame Abweichungen der Spannung an den Hallelektroden 40, 41 von dem vorgewählten Anfangsverschiebeniveau ausgleicht und dadurch ein vorzeitiges Einschalten des Verstärkers 47 durch eine langsame Frequenzstörung verhindert, trotzdem aber auf schnelle Änderungen der Hallspannungen anzusprechen vermag.

Die Hall-Bauelementsysteme und die zugehörigen Schaltungen gemäß der Fign. 3 bis 5 können jeweils als gemeinsame integrierte monolithische Schaltungsstruktur, als separate monolithische Struktur oder in Form diskreter bzw. hybrider Komponenten hergestellt werden.

Während die in den Fign. 3 bis 5 gezeigten Anordnungen jeweils einen bistabilen Ausgangsverstärker, der auch als Schaltverstärker bezeichnet wird, benutzen, können in einer Modifikation auch Analogverstärker verwendet werden. Die Schaltungen 32 und 45 als solche werden zwar bevorzugt, die erfindungsgemäße Anordnung kann jedoch auch durch Einschluß anderer Detektorschaltungsarten modifiziert werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Halleffekt-Bauelement, besteht aus einem Halbleitersubstrat mit Halleffekt-Eigenschaften, auf das Steuerelektroden mit hierzwischen angebrachten Hallelektroden angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Hilfssteuerelektrode (13) im Abstand zwischen einer Steuerlektrode (3) bzw. je eine (11, 13) zwischen beiden Steuerelektroden (3, 4) und der Verbindungslinie (X)
beider, an einer Signalerfassungseinrichtung (46) angeschlossenen Hallelektroden (5, 6) auf ,dem Halbleitersubstrat (1) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektroden (3 bis 6, 11, 13) in einer Halbleiterzone (2) gleichen Leitfähigkeitstyps liegen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3 bis 6, 11, 13) vom gedruckten-Schaltungs-Leitungstyp jeweils über hoch dotierte Halbleiterzonen (3B, 4B, 6B, 8B) mit dem Halbleitersubstrat (1) in Verbindung stehen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Steuerelektroden bzw. Hilfssteuerelektroden angeschlossenen Spannungsquellen bezüglich ihrer abgegebenen Spannung einstellbar bzw. regelbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3 bis 6, 11, 13) tragende
Halbleiterzone (2) in einer Halbleiterzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp (B) eingebettet ist.

6. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerfassungseinrichtung (33)
Teil einer Rückkopplungsschleife ist, die zwischen

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Hallelektroden (26, 27) bzw. Hilfssteuerelektrode (31) liegt.

7. Anordnung mindestens nach Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerfassungsein- richtung aus einem Differentialverstärker (33) besteht, dessen beide Eingänge (26a, 27a) an die Hallelektroden (26, 27) angeschlossen sind, dessen Ausgang seinerseits einen Verstärker (34) insbesondere Schaltverstärker mit Schwellenwertsteuerung speist, dessen Ausgang wiederum an einer Hilfssteuerelektrode (31) liegt.

8. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den jeweiligen Steuerelektroden (3¹, 4¹) Hilfselektroden (12* bis 15', 20 bis 22 bzw. 3¹ bis 11', 17 bis 19) unterschiedlichen Abstands hierzu bei jeweils veränderbarer Spannung zwischen Steuerelektrode (z. B. 3¹) und zugeordneter Hilfssteuerelektrode (z. B. 13') zugeordnet sind.

9. Anordnung mindestens nach Anspruch 1 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen Steuerelektrode (z. B. 3', 13') und zugeordneter Hilfssteuerelektrode ein einstellbarer Widerstand geschaltet ist.

10. Anordnung mindestens nach Anspruch 1 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei länglichen, parallel zueinander verlaufenden Steuerelektroden (3', 4') und bei kleinflächigen, im gleichen Abstand von den Steuerelektroden (3¹, 4¹), sowie auf den Verbindungslinien A, B) zwischen einander gegenüberliegenden Steuerelektrodenendpunkten angebrachten Hallelektroden (5¹, 6') der maximale Abstand zwischen Steuerelektrode (3¹, 4¹) und zugeordneter Hilfselektrode (15 bzw. 19) etwa gleich der Hälfte des Abstandes zwischen dieser Steuerelektrode und der Verbindungslinie (X) beider Hallelek-

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troden ist.

11. Anordnung mindestens nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Schaltverstärker (34) über einen Widerstand (35) an die Hilfssteuerelektrode (31) angeschlossen ist.

12. Anordnung mindestens nach Anspruch 7 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung negativer Rückkopplung ein Verstärker (50) in Kollektorschaltung mit seinem Eingang an einer mit dem Ausgang des Differential Verstärkers (33) verbundenen Diode (48) und mit seinem Ausgang an einer weiteren Hilfssteuerelektrode (42) liegt, derart, daß bei steigenden Spannungen je nach Vorzeichen zwischen den Eingängen des Differential Verstärkers der Verstärker (50) in Kollektorschaltung entsprechend geringer bzw. stärker leitend wird.

13. Anordnung nach Anspruch 7 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Basis und Emitter des Verstärkers (50) in Kollektorschaltung eine Zeitkonstante (49, 51) wirksam ist, die leidiglich auf relativ langsame Spannungsänderungen an den Hallelektroden (40, 41) anspricht.

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