DE2804373C2

DE2804373C2 -

Info

Publication number: DE2804373C2
Application number: DE2804373A
Authority: DE
Inventors: Robert Thomas Garland Tex. Us Bate; Raymond Kenneth Missouri City Tex. Us Erickson Jun.
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1977-02-02
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1991-06-06
Also published as: JPS53108396A; DE2804373A1; IT1090846B; US4141026A; JPS6228600B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hall-Generator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Anwendung des Hall-Effektes in Halbleitern zum kontaktlosen, mechanisch ausgeführten Schalten ist seit vielen Jahren bekannt. Bis vor kurzem sind Hall-Effekt- Bauelemente wegen ihrer hohen Kosten und ihrer geringen Empfindlichkeit nicht in größerem Umfang eingesetzt worden. Es wurde angenommen, daß zur Erzielung einer ausreichenden Ausgangsspannung mit niedriger Restspannung Materialien mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit wie InAs-InP-Legierungen für die Generatoren verwendet werden müssen, jedoch sind kostengünstige Herstellungsverfahren für diese Materialien und Bauelemente nicht entwickelt worden.

Fortschritte in der Silizium-Technologie ermöglichten es nun, die niedrige Ladungsträgerbeweglichkeit und die geringe Empfindlichkeit des Siliziums zu überwinden, indem Schaltungen mit Hall-Generatoren, Vorverstärkern, Signalformschaltungen und Auslöseschaltungen auf dem gleichen Halbleiter-Chip integriert wurden.

Zwar sind die Empfindlichkeit und Temperatureinflüsse Problembereiche, doch besteht die Hauptschwierigkeit bei Silizium-Hall-Generatoren in der Restspannung, d. h., der ohne Anlegen eines Magnetfeldes auftretenden Ausgangsspannung. Diese Spannung steigt, wenn die erforderliche Symmetrie des Generators nicht beibehalten wird; sie resultiert aus verschiedenen Einflußgrößen wie Masken- und Ausrichtfehlern, Dotierungsinhomogenitäten, nicht gleichmäßigen Diffusionen an Kontakten oder am Rand des Generators, Scherungsbeanspruchungen, ausgedehnten Defektstellen usw. Die Gesamtwirkung dieser Einflußgrößen führt zu Restspannungen, die sich von einem Halbleiter-Chip zum anderen auf einer Halbleiter- Scheibe in nicht voraussagbarer Weise ändern und in der Größenordnung der erwarteten Hall-Spannung oder sogar darüber liegen können.

Ein Hall-Generator der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-OS 23 26 731 bekannt. Bei diesem bekannten Hall-Generator ist die Restspannung reduziert. Es werden Hall-Platten benutzt, die die Form eines Rechtecks haben. Dabei zeigt sich jedoch, daß das Rechteck nicht die optimale Form der Hall-Platte ist, wenn die Restspannung auf einem möglichst geringen Wert gehalten werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hall-Generator der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die Restspannung auf einem möglichst niedrigen Wert gehalten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Beim erfindungsgemäßen Hall-Generator kann eine ebenso große Ausgangsspannung wie bei einer herkömmlichen Hall-Platte mit Rechteckform erzielt werden, jedoch ist dabei der Energieverbrauch bis zu 16% geringer. Die Anbringung der Kontakte an den Hall- Platten ist dabei im Sinne einer Optimierung hinsichtlich der Restspannung und hinsichtlich der Empfindlichkeit vorgenommen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

Fig. 1 feine Draufsicht und eine herkömmliche Hall-Platte mit Rechteckform,

Fig. 2A und 2B eine schematische Darstellung einer mathematischen winkeltreuen Transformation,

Fig. 2C eine Ansicht einer Hall-Platte in Form eines abgeschnittenen Dreiecks, auf die zur Ableitung der theoretischen Grundlagen des Ausführungsbeispiel der Erfindung von Fig. 3A Bezug genommen wird,

Fig. 3A eine Draufsicht auf eine rhombusförmige Hall- Platte für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hall-Generators,

Fig. 3B eine Schnittansicht der Hall-Platte von Fig. 3A längs der Linie 3B,

Fig. 4A eine schematische Darstellung der elektrischen Verbindung eines Paares rechtwinklig zueinander angeordneter herkömmlicher Hall-Platten mit Rechteckform,

Fig. 4B eine schematische Darstellung der elektrischen Verbindung eines Paares auf rechtwinklig zueinander angeordneten Hall-Platten in der Ausführung von Fig. 2C,

Fig. 5A einen Schritt des Herstellungsverfahrens für zwei senkrecht zueinander angeordnete, rhombusförmige Hall-Plattenpaare für ein Ausführungsbeispiel eines Hall-Generators gemäß der Erfindung,

Fig. 5B einen Schnitt längs der Linie 5B-5B von Fig. 5A,

Fig. 6A einen weiteren Schritt des Verfahrens zur Herstellung von zwei zueinander senkrechten, rhombusförmigen Hall-Plattenpaaren für ein Ausführungsbeispiel eines Hall-Generators gemäß der Erfindung,

Fig. 6B einen Schnitt längs der Linie 6B-6B von Fig. 6A,

Fig. 7A eine Draufsicht auf zwei fertige, senkrecht zueinander angeordnete rhombusförmige Hall-Plattenpaare für ein Ausführungsbeispiel eines Hall-Generators gemäß der Erfindung und

Fig. 7B einen Schnitt längs der Linie 7B-7B von Fig. 7A.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Hall-Platte 10 dargestellt, die einen Halbleiterkörper 11 mit Stromkontakten 12 und 13 und Hall-Spannungskontakten 14 und 15 aufweist. Diese Hall-Platte könnte natürlich auch aus einem Metall wie Wismut bestehen.

Die Spannung V_aus wird an den Hall-Spannungskontakten 14 und 15 gemessen; sie kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

V_aus = V_H + V_Rest (1)

wobei die Hall-Spannung gegeben ist durch:

V_H = α(tan R) V_a (2)

Die angelegte Vorspannung ist die Spannung V_a, und der Ausdruck tan R=10^-8µH ist der Tangens des Hall-Winkels, der dem Produkt aus der Ladungsträgerbeweglichkeit μ in cm² (Vs)^-1 und der Feldstärke H in Ampere/m proportional ist. Der dimensionslose Parameter α kennzeichnet die Geometrie des Hall-Bauelements, und eine Maximierung dieses Parameters α führt auch zu einer Maximierung der gewünschten Ausgangsspannung. Für die Restspannung besteht die Beziehung

V_Rest = ε V_a (3)

Der dimensionslose Parameter ε Hat im Idealfall den Wert Null, doch hängt er tatsächlich von den zuvor erwähnten Störfaktoren ab. Eine Optimierung erfordert eine Verkleinerung des Parameters ε auf einen minimalen Wert.

Schließlich gilt:

R_in = ν-ρ_s (3′)

wobei R_in der Widerstand ist, den der Generator für die Versorgungsspannungsquelle darstellt, während der Wert ρ_s der spezifische Flächenwiderstand des den Generator bildenden Siliziummaterials ist und der Parameter ν durch das Verhältnis L/W von Länge zu Breite der Hall-Platte gegeben ist. Die Verlustleistung im Generator beträgt:

P_in = V_a²/R_in = V_a²/ν ρ_s (4)

Daraus ergibt sich, daß eine Verringerung der Verlustleistung auf einen Minimalwert für einen gegebenen spezifischen Flächenwiderstand ρ_s eine Maximierung des Parameters ν erfordert.

Unter Verwendung der Gleichungen (2) und (4) kann die Hall-Spannung auch durch die Eingangsleistung ausgedrückt werden:

V_H = β tan R ρ_s ^1/2 P_in ^1/2 (5)

wobei gilt: β=ν^1/2α; dies ist die Spannungs/Leistungs- Gütezahl.

Die wichtigen Gleichungen seien hier noch einmal zusammengefaßt:

V_aus = V_H + V_Rest (1)

V_H = α (tan R) V_a (2)

V_Rest = ε V_a (3)

V_H = β tan R ρ_s ^1/2 P_in ^1/2 (4)

tan R = 10^-8 µH (5)

Als Beispiel der beabsichtigten Optimierung sei die herkömmliche Hall-Platte von Fig. 1 betrachtet. Sie ist auf eine rechtwinklige Form beschränkt, wobei beide Enden von einer Äquipotentialfläche bedeckt sind, während sie Punktkontakte für die Ausgangsspannung aufweist. Es sei angenommen, daß gilt: tan R«1, ε=0 und ρ_s=fester Wert. Mit diesen Einschränkungen ist die Optimierungsvariable das Verhältnis von Breite zu Länge W/L, und es gilt:

Aus Tests ergibt sich, daß die Optimierung von W/L auf Kosten der Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsleistung geht. Wenn angenommen wird, daß jede zusätzliche Leistung zur Erhöhung Der Spannung V_H über 95% des Maximalwertes vergeudet ist, ergibt sich der Optimalbereich folgendermaßen:

Für diesen Bereich liegen die Parameter α und β in den Bereichen:

0,602 < α < 0,707 (8)

0,695 < β < 0,642 (9)

Die herkömmliche Hall-Platte kann einer winkeltreuen Transformation gemäß Gleichung (10) unterzogen werden, wie sie in den Fig. 2A und 2B dargestellt ist.

W = exp Z (10)

Diese Geometrie ist vorteilhaft bei der Ableitung der Bedingungen für die Reduzierung der Restspannung.

In Fig. 2A ist die herkömmliche Hall-Platte mit der Breite W und Länge L graphisch dargestellt.

In Fig. 2B sind die Hall-Spannungskontakte 14′ und 15′ im radialen Abstand r_H=(r₁r₂)^1/2 von der Mitte angeordnet, wobei r₁ der Innenradius ist, während r₂ der Außenradius ist. Der zu W/L äquivalente Wert wird aus der folgenden Formel berechnet:

(W/L)_äquivalent = R [ln(r₂/r₁)]^-1 (11)

Für R=2π wird der die Bedingungen (8) und (9) erfüllende Optimalbereich von r₂/r₁

4348 < (r₂/r₁) < 188 (12)

Dies ist ein Wertbereich, der mit Ausnahme von ziemlich großen Bauelementen schwer zu erzielen ist. Eine in der Praxis ausführbare äquivalente Form ist die eines abgeschnittenen Dreiecks, wie sie in Fig. 2C dargestellt ist. An der Basis dieses Dreiecks ist dabei der Stromkontakt 13′ angebracht; der andere Stromkontakt 12′ befindet sich an der abgeschnittenen Spitze des Dreiecks. Die Hall-Spannungskontakte haben die gleiche Lage wie in Fig. 2B.

Für die nachfolgenden Ausführungen sei angenommen, daß gilt: r₁=C, r_H=X_C und r₂=L.

Bei der Hall-Platte nach Fig. 2C ist die auf eine Fehlausrichtung ΔX der Kontakte zurückzuführende Restspannung über die Gesamtlänge der Platte nicht konstant, wie es bei der rechteckigen Hall-Platte der Fall war. Die Restspannung für diesen Fall ergibt sich aus:

Diese Fehlerspannung ändert sich mit dem Kehrwert der Ortskoordinate des Hall-Kontaktpaares längs der Platte. Zur Verringerung der Restspannung auf einen Minimalwert für ien gegebenes Verhältnis L/C sollten die Hall-Kontakte am Ort der größten Plattenbreite, also bei X_C=L, angebracht sein. Der bei X=L angebrachte Stromkontakt schließt jedoch die Hall-Spannung in diesem Bereich kurz. Zur Verringerung dieser Nebenschlußwirkungen der Stromkontakte sollten die Hall-Kontakte an einem dem geometrischen Mittelwert entsprechenden Ort, also bei X_C=√, angebracht sein. Die Anbringung der Hall-Kontakte am Ort des geometrischen Mittelwertes führt zu einer Restspannung, die sich aus der folgenden Beziehung ergibt:

Fig. 3A zeigt eine rhombusförmige Hall-Platte 20 für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hall-Generators, die elektrisch gesehen so betrachtet werden kann, als bestehe sie aus zwei Rücken an Rücken angeordneten, abgeschnittenen Dreiecken, von denen eines in Fig. 2C dargestellt ist. Dieses Bauelement kann eine ebenso große Ausgangsspannung wie eine rechteckige Hall-Platte bei einem bis zu 16% geringeren Energieverbrauch erzeugen.

Bei dieser Anordnung sind die Hall-Spannungskontakte 22 und 25 (oder 23 und 24) am breitesten Abschnitt der Platte angeordnet. Diese geometrische Anbringung dieser Kontakte stellt eine optimale Anbringung sowohl hinsichtlich der Restspannung als auch hinsichtlich der Empfindlichkeit dar.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist zu erkennen, daß die Stromkontakte und die Hall-Spannungskontakte vertauschbar sind.

In Fig. 3B ist ein Substrat 33 aus p-leitendem Material dargestellt, auf dem eine epitaktische Schicht 30 aus n-leitendem Material aufgebracht ist. In die epitaktische Schicht ist zum Isolieren und Abgrenzen der Hall-Platte 20 p-leitendes Material 31 und 32 eingebracht. Eine aus Siliziumoxid bestehende Schicht 21 ist über der epitaktischen Schicht 30 gebildet; in dieser Schutzschicht sind Löcher 26 bis 29 angebracht, damit die Kontakte 22 bis 25 freigelegt werden, die aus N⁺-Material bestehen, das im N-Material der epitaktischen Schicht 30 erzeugt ist.

Es folgt nun eine Analyse der Restspannung für das Ausführungsbeispiel mit abgeschnittenen Dreiecken. Die Restspannung ergibt sich aus:

Diese vereinfachte Analyse läßt eine Verbesserung gegenüber der rechteckigen Hall-Platte um den Faktor 2/ln(L/C) erkennen.

Ohne Magnetfeld steht das elektrische Feld E an jeder Stelle durch folgende Gleichung mit der Stromdichte J in Beziehung:

E = ρ J (15)

In der zweidimensionalen Näherung hat der Tensor des spezifischen Widerstandes die Form:

Wenn die Hall-Platte aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungswirkungen oder wegen einer Verbiegung des Gehäuses auf Scherung beansprucht wird, nimmt der Tensor des spezifischen Widerstandes folgende Form an:

Bei Anlegen eines schwachen Magnetfeldes nimmt der Tensor folgende Form an:

Die Größe R ist dabei der Hall-Koeffizient. Unter Bezugnahme auf Fig. 4A sollen für den Hall-Generator mit einer herkömmlichen Hall-Platte 40 mit Rechteckform folgende Größen gelten: j_y=0 und E_y=(ρ′_xy-RH)j_x. Daher gilt:

(V_A-V_B) = V_y = (ρ′_xy-RH)l_x/t = V_Rest-V_H (19)

Der für die Restspannung verantwortliche Parameter ε, der in der Gleichung (3) definiert wurde, ergibt sich aus:

ε = (ρ′_xy/ρ′_xx) (W/L)

Nahe der rechteckigen Hall-Platte 40 ist im rechten Winkel zu dieser eine weitere herkömmliche Hall-Platte 41 mit Rechteckform angebracht, wobei für die Hall-Platte 41 gilt: j_x=0 und

(V_D-V_C) = V_x = (ρ′_xy+RH)l_y/t = V_Rest+V_H (20)

Der Hall-Kontakt C der rechteckigen Hall-Platte 41 ist über einen Leiter 42 mit einem Schalter 44 und über einen Leiter 43 mit dem Hall-Kontakt A der rechteckigen Hall- Platte 40 verbunden. Der Hall-Spanungskontakt D der Hall-Platte 41 ist mit Hilfe von Leitern 53 und 51 über einen Schalter 52 mit dem Hall-Spannungskontakt B der Hall-Platte 40 verbunden. An die Stromkontakte 46 und 48 der Hall-Platten 41 bzw. 40 ist eine Vorspannung angelegt, und die Stromkontakte 45 und 47 der Hall-Platten 41 bzw. 40 liegen an Masse. Die Ausgangsklemmen 49 und 50 sind mit den Leitern 42 bzw. 51 verbunden.

Wenn die Schalter 44 und 52 geschlossen sind, liegen die Punkte A und C zwangsweise auf dem gleichen Potential. Das gleiche gilt für die Punkte B und D. Die resultierende Spannungsdifferenz ergibt sich in erster Ordnung folgendermaßen:

V_BD-V_AC = [(V_B-V_A)+(V_D-V_C)]/2 = [(-V_Rest+V_H)+(V_Rest+V_H)]/2 = V_H (21)

Die aufgrund einer gleichmäßigen Scherungsbeanspruchung auftretende Restspannung hebt sich somit in erster Ordnung für Paare aus rechtwinklig zueinander angeordneten Hall-Platten auf, die nach Fig. 4A miteinander verbunden sind.

In Fig. 4B ist eine der Darstellung von Fig. 4A entsprechende Anordnung von zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Hall-Platten dargestellt, die jeweils in Form abgeschnittener Dreiecke gemäß Fig. 2C ausgeführt sind. Dabei sind die einander entsprechenden Teile mit den gleichen, jedoch gestrichenen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Wenn zwei oder mehr Hall-Platten auf dem gleichen Chip miteinander verbunden werden, dann kann der Einfluß geometrischer Wirkungen unter gewissen Umständen ebenfalls reduziert werden. Es sei angenommen, daß auf einem Chip n Hall-Platten angebracht sind und daß die Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine einzelne gegebene Hall-Platte die Restspannung V_Rest=δ hat, durch die normale Wahrscheinlichkeitsfunktion gegeben ist, nämlich die Funktion

P^-1(δ) = σ (2π)^1/2exp [(δ-μ)²/2σ²] (22)

wobei die Möglichkeit besteht, daß die Funktion P(δ) bei einem von Null verschiedenen Wert δ=μ ein Maximum hat und ferner die Standardabweichung durch σ gegeben ist.

Bei n Hall-Platten mit parallel geschalteten Hall- Spannungskontakten kann der Kehrwert für die Wahrscheinlichkeit, daß die Kombination die Restspannung δ hat, folgendermaßen angegeben werden:

P_n ^-1(δ) = σ_n(2π)^1/2exp [(δ-μ)²/2σ_n ²] (23)

wobei gilt σ_n=σ · n^-1/2. Der Kehrwert der Wahrscheinlichkeit bei einer Restspannung mit dem Wert Null lautet folgendermaßen:

P_n ^-1(0) = σ (2π)^1/2n^-1/2exp (nμ²/2σ²) (24)

Die Bedingung dafür, daß die Wahrscheinlichkeit für eine Restspannung mit dem Wert Null für die Kombination aus n miteinander verbundenen Hall-Platten größer als für eine einzelne Hall-Platte ist, lautet folgendermaßen:

P_n(0) < P₁(0) (25)

was die folgende Bedingung erfordert:

μ²/σ² < ln(n)^1/2/[2(n-1)] (26)

Durch Verbinden mehrerer Hall-Platten kann also die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Restspannung mit dem Wert Null vergrößert werden, vorausgesetzt, daß die Wahrscheinlichkeitsfunktion nicht übermäßig gegen eine Richtung der Restspannung "verzerrt" ist. Für eine unverzerrte Verteilung (μ=0) gilt:

P_n(0) = n^1/2P₁(0) (27)

so daß für den Fall dieses Beispiels durch Verbinden von vier Hall-Platten der Ausbeuteverlust aufgrund der Restspannung um den Faktor 2 herabgesetzt werden kann.

Wenn ein endlicher Wert der Restspannung zugelassen wird, kann die Verbesserung noch größer sein. Als Beispiel sei eine Gruppe von Hall-Platten betrachtet, die durch eine unverzerrte Verteilung (μ=0) mit σ= 5 mV gekennzeichnet sind. Wenn eine Restspannung von δ′=3 mV oder weniger zulässig ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit dafür, daß ein einziger Hall-Generator brauchbar ist, folgendermaßen: erf(δ′/2σ)=0,452, während die Wahrscheinlichkeit dafür, daß eine Kombination aus vier Hall-Platten brauchbar ist, erf(δ²/2σ₄)= 0,769 ist. Der Ertragsverlust für eine einzelne Hall- Platte beträgt daher 54,8%, während der für die Kombination nur 23% beträgt.

Das Konzept der Scherungsspannungslöschung durch rechtwinklig zueinander angeordnete Hall-Platten und das Konzept der Restspannungsreduzierung durch statistische Mittelung können mit jeder geradzahligen Anzahl rechtwinklig zueinander angeordneter Plattenpaare mit parallel geschalteten Hall-Spannungskontakten verwirklicht werden. Eine Ausdehnung dieser Konzepte auf vielfache Differenzverstärker/ Hall-Platen-Kombinationen würde zu einer weiteren Reduzierung der Gesamt-Restspannung von Generator und Verstärker führen.

Die Ausgangsspannung des Hall-Generators hängt vom Typ der verwendeten Ladungsträger ab. Die Beweglichkeit von Elektronen in Silizium ist größer als die Beweglichkeit von Löchern. Da die Hall-Spannung der Beweglichkeit der Ladungsträger direkt proportional ist, sollten die Hall- Platten als n-leitendem Silizium mit entsprechenden flachen N⁺-Diffusionen sowohl für die Stromkontakte als auch für die Hall-Spannungskontakt nach Fig. 3B hergestellt werden.

Die Ausgangsspannung hängt auch von der Ladungsträgerkonzentration innerhalb des Hall-Generators ab. Für Konzentrationswerte über 10¹⁵ Atome/cm³ wird die Trägerbeweglichkeit verschlechtert. Konzentrationswerte unter 10¹⁵ Atome/cm³ vergrößern den Innenwiderstand des Generators, so daß die Generatorbelastung ein in Betracht zu ziehender Faktor wird.

In der bevorzugten Ausführungsform sind zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Paare aus rhombusförmigen Hall-Platten 60-61 und 62-63 so geformt, wie es in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist. Ein p-leitendes Ausgangsmaterial mit einem spezifischen Widerstand von 10 bis 20 Ohm · cm mit 111-Orientierung bildet ein Substrat 64, auf dem durch Aufwachsen eine epitaktische Schicht 66 aus n-leitendem Material gebildet ist. Über dem n-leitenden epitaktischen Material ist eine Schutzschicht 68 aus Siliziumoxid gebildet. In der epitaktischen Schicht sind zur Abgrenzung der Hall-Platten 60 bis 63 p-leitende Isolationszonen 67 gebildet.

In den Fig. 6A und 6B ist ein weiterer Schritt des Herstellungsverfahrens veranschaulicht, wonach Kontakte 75 bis 78 aus N⁺-Material in der n-leitenden epitaktischen Schicht 66 gebildet worden sind. Außerdem ist die Erzeugung einer weiteren Schutzschicht 68 dargestellt, wobei Kontaktöffnungen 71 bis 74 zu erkennen sind. Diese Öffnungen und die Kontakte sind für die Hall-Platten 62 und 63 dargestellt. Die übrigen Kontakte und Öffnungen in den Hall-Platten 62, 63 und 60, 61 sind gleich; sie sind im einzelnen nicht dargestellt. Das fertige Bauelement ist in den Fig. 7A und 7B dargestellt. In Fig. 7B sind in Kontakt mit den Kontakten 75 bis 78 stehende Leiter 80 bis 83 aus Metall angebracht worden. Die Verbindungen sind nicht dargestellt, doch sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Leiter 81 und 84 an die Hall-Spannungskontakte des Bauelements 62 angeschlossen, die Leiter 88 und 93 sind an die Hall-Spannungskontakte des Bauelements 60 angeschlossen, die Leiter 91 und 94 sind an die Hall- Spannungskontakte des Bauelements 61 angeschlossen, und die Leiter 82 und 87 sind an die Hall-Spannungskontakte des Bauelements 63 angeschlossen. Die übrigen zwei Leiter an jedem Bauelement sind an die Vorspannungsquelle angeschlossen; sie dienen als Stromkontakte. Es sei daran erinnert, daß bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Stromkontakte und die Hall-Spannungskontakte vollständig vertauschbar sind, wobei die Auswahl in willkürlicher Weise so erfolgt, daß die Paare rechtwinklig zueinander liegen. Die Verbindungen sind zwar nicht dargestellt, doch ist in Fig. 7B die Vorspannung an die Leiter 92, 80, 95 und 83 angelegt. Die Leiter 89, 90, 85 und 86 liegen an Masse. Dieses Anschlußschema der Versorgungsenergie kann auch umgekehrt werden. Die Hall-Ausgangsspannung kann an den Leitern 81 und 82 abgegriffen werden. Der Leiter 81 ist mit den Leitern 88, 94 und 87 verbunden. Der Leiter 82 ist mit den Leitern 91, 93 und 84 verbunden. Auf diese Weise sind die Hall-Spannungskontakte parallel geschaltet.

Bei der bevorzugten Ausführungsform hat die optimale Hall-Platte die Form eines Rhombus mit gleichen Seitenlängen.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwar nur zwei rechtwinklige Paare von Hall-Platten zum Aufbau des Hall-Generators dargestellt worden, doch ist zu erkennen, daß auch mehrere Paare hinzugefügt werden können.

Claims

1. Hall-Generator mit

(a) wenigstens zwei auf einem Halbleiterkörper gebildeten Hall-Platten mit jeweils zwei einander gegenüberliegend angebrachten Stromkontakten und zwei einander gegenüberliegend angebrachten Hall-Spannungskontakten, wobei die beiden Kontaktpaare relativ zueinander so angeordnet sind, daß eine die Mitte der Stromkontakte einer Hall-Platte verbindende Gerade im wesentlichen senkrecht zu einer die Mitte der Stromkontakte der anderen Hall-Platte verbindender Geraden verläuft,
(b) einer Vorrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Stromkontakte der beiden Hall-Platten,
(c) einer Vorrichtung zum selektiven Anlegen eines Magnetfeldes, das die Hall-Platten im wesentlichen senkrecht zu ihrer Ebene schneidet,
(d) einer Vorrichtung zum Verbinden der positiven Hall-Spannungskontakte jeder Hall-Platte sowie einer Vorrichtung zum Verbinden der negativen Hall-Spannungskontakte jeder Hall-Platte und
(e) einer an die Verbindungsvorrichtungen angeschlossenen Ausgangsvorrichtung für den Empfang und die Übertragung eines resultierenden elektrischen Signals, das das die Hall-Platten schneidende Magnetfeld anzeigt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Platten (20; 60, 61, 62, 63) rhombusförmig sind, wobei die Stromkontakte (23, 24) an gegenüberliegenden Spitzen der Hall-Platten und die Spannungskontakte (22, 25) an den anderen gegenüberliegenden Spitzen angeordnet sind.

2. Hall-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Paare (60-61, 62-63) rhombusförmiger Hall-Platten vorgesehen und so angeordnet sind, daß alle die Mitten der Stromkontakte verbindenden Geraden senkrecht zueinander verlaufen.

3. Hall-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Platten (20; 60, 61, 62, 63) aus Halbleitermaterial bestehen.

4. Hall-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hall-Platten (20; 60, 61, 62, 63) aus Metall bestehen.

5. Hall-Generator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlängen der rhombusförmigen Hall-Platten (20; 60, 61, 62, 63) gleich sind und daß die Stromkontakte und die Hall-Spannungskontakte vertauschbar sind.