SU672587A1

SU672587A1 - Hall sensor

Info

Publication number: SU672587A1
Application number: SU772560346A
Authority: SU
Inventors: Олег Григорьевич Любуцин; Александр Федорович Плевако; Георгий Алексеевич Сукач; Игорь Георгиевич Стояновский; Александр Александрович Стукалов
Original assignee: Предприятие П/Я А-3103
Priority date: 1977-12-26
Filing date: 1977-12-26
Publication date: 1979-07-05

Description

(54) ДАТЧИК ХОЛЛА(54) HALL SENSOR

исследовании очень слабых магнитных полей, study of very weak magnetic fields,

Цель изобретени . - повышение точности измерени индукции магнитных полей путем снижени термоэлектрической составл ющей остаточного напр жени в элементе Холла,The purpose of the invention. - improving the accuracy of measuring the induction of magnetic fields by reducing the thermoelectric component of the residual voltage in the Hall element,

Поставленна цель достигаетс тем, что в датчике Холла, содержащем элемент Холла в виде диэлектрической подложки, на которой сфор мирована рабоча область элемента Холла, токовые и Холловские электроды , источник питани и регистрирующий прибор, на покрытую диэлектрическим слоем рабочую область элемента Холла нанесена пленочна дифферен .циальна Микротермопара со спа ми, каждый иэ которых раэмещей .в области соответствующего Холловского эледстродаThe goal is achieved by the fact that in the Hall sensor containing a Hall element in the form of a dielectric substrate on which the working area of the Hall element, current and Hall electrodes, power source and recording device are formed, a differential film is applied to the working area of the Hall element. a special Mikrotermopar with spas, each of which has a displacements in the region of the corresponding Hall Estrode

На чертеже представлена конструкци данного датчика Холла,The drawing shows the construction of this Hall sensor,

Датчик содержит элемент Холла в виде диэлектрической подложки 1, на которой сформирована рабоча область 2 элемента Холла, два токовых электрода 3 и 4 два Холловских электро- да 5 и б. На рабочую область 2 элемента Холла нанесен тонкий диэлектрический слой 7, на который, в свою очередь, нанесена пленочна дифференциальна микротермопара со спа ми 8 и 9, каждый иэ которых размещен в области Холловских электродов 5 и б. Выводы 10 и 11 вл ютс свободными концами микротермопары.The sensor contains a Hall element in the form of a dielectric substrate 1, on which the working area 2 of the Hall element, two current electrodes 3 and 4 are formed, two Hall electrodes 5 and b. A thin dielectric layer 7 was applied to the working area 2 of the Hall element, which, in turn, deposited a film differential microthermocouple with spans 8 and 9, each of which is located in the region of Hall electrodes 5 and b. Pins 10 and 11 are the free ends of the microthermocouple.

Кроме того, датчик содержит источник 12 питани и регистрирующий прибор 13,In addition, the sensor contains a power source 12 and a recording device 13,

Работа данного датчика Холла заключаетс в следующем.The operation of this Hall sensor is as follows.

При подключении токовых электродов 3 и 4 к источнику питани через рабочую область 2 течет управл ющий ток. При отсутствий магнитного пол . на Холловских электродах 5 и б возникает остаточное напр жение. При слабых управл ющих токах, когда джоулево тепло, выдел емое в рабочей области 2, равномерно распредел етс по ней и полностью отводитс череэ подложку 1, остаточное напр жение состоит главным образом из реэисторной составл ющей. Температурные . градиенты в рабочей области 2 Отсут-; ствуют, поэтому термоэлектрическа составл юща остаточного напр жени не наблюдаетс . На выводах 10 и 11 пленочной дифференциальной микротермопары при этом также отсутстйуе термоЭДС, поскольку на ее спаи 8 и 9 воздействует одинакова температура.When current electrodes 3 and 4 are connected to a power source, control current flows through work area 2. In the absence of a magnetic field. Hall electrodes 5 and b give rise to residual voltage. With weak control currents, when the Joule heat generated in the working area 2 is evenly distributed over it and the black substrate 1 is completely removed, the residual voltage consists mainly of the resistor component. Temperature gradients in the workspace 2 Otsut-; therefore, the thermoelectric component of the residual voltage is not observed. At the terminals 10 and 11 of the film differential microthermopair, there is also a lack of thermoEMF, since its junctions 8 and 9 are affected by the same temperature.

Когда значение управл ющего тока бказываетс выше оптимального, в рабочей , рбласти 2 вследствие ее структ: | 1рнд 1 д Нёсовершенства по вл ютс температурные градиенты, В результате на Холловских электродах 5 и бWhen the value of the control current is higher than the optimal one, in the working, region 2, due to its structures: | 1 ps 1 d Neo-perfection temperature gradients appear, as a result, at the Hall electrodes 5 and b

озникает термоЭДС, пропорциональна градиенту температуры между ними,ThermoEMF appears, proportional to the temperature gradient between them,

Термоэлектрическа составл юща в полупроводниковых элементах Холла ожет достигать100 мкв/град и , более. Наличие градиента температур межу област ми Холловских электродов 5 и б приводит к по влению на выводах 0 и 11 микротермопары термоЭДС, значение которой пропорционально величина этого градиента и дл теропары хррмель-копель составл ет 65 мк В/град,The thermoelectric component in Hall's semiconductor elements can reach 100 µV / degree or more. The presence of a temperature gradient between the areas of Hall electrodes 5 and b leads to the appearance of thermoEMF microthermocouples at pins 0 and 11, the value of which is proportional to the magnitude of this gradient and

Таким образом и термоэлектрическа составл юща остаточного напр жени . элемента олла и термоЭДС микротермопары пропорциональны величине градиента температур между област ми .Ходаовскиэ электродов. Поэтому,соедис нив дифференциальную микротермопару с одним из Холловских электродов 5Thus, the thermoelectric component of the residual voltage. The oll element and thermoelectric power of microthermocouples are proportional to the magnitude of the temperature gradient between the regions of the. Khodovsky electrodes. Therefore, compound niv differential microthermopair with one of the Hall electrodes 5

или б таким образом, чтобы термоэлектрическа составл юща и термо-ЭДС микротермопары вычитались, .можно значительно уменьшить как термоэлектрическую составл ющую, так и ееor b in such a way that the thermoelectric component and the thermo-emf of a microthermocouple are subtracted, it is possible to significantly reduce both the thermoelectric component and its

дрейф. При этом выходом датчика Холла будут служить свободный з олловский электрод 5 или б и свободный вывод 10 и 11 микротермопары.drifting. In this case, the output of the Hall sensor will be a free z olkovsky electrode 5 or b and a free terminal 10 and 11 of the microthermocouple.

Например, если на выводе 10 микротермопары имеетс положительный (отрицательный) энак термоЭДС, а на выводе Холловского электрода 5 положительный (отрицательный) знакFor example, if at terminal 10 of microthermocouples there is a positive (negative) thermoEMF, and at the terminal of the Hall electrode 5 there is a positive (negative) sign

термоэлектрической составл ющей,thermoelectric component,

ВЫХОДОМ датчика оказываютс Холлов- . ский вывод б и вывод 11, а Холловский вывод 5 и вывод 10 необходимо электрически соединить.The output of the sensor is Hall-. Sky pin b and pin 11, and Hall's pin 5 and pin 10 must be electrically connected.

Если термоэлектрическа составл юща датчика превьвдает термоЭДСIf the thermoelectric component of the sensor exceeds the thermopower

микротермопары, в п раз, можно,примен последовательное соединение микротермопар (что нетрудно выполнить при использовании современной пленочной технологии) , значительно умень,шить термоэлектрическую составл ющую остаточного напр жени элемента Холла,microthermocouples, n times, it is possible, using a serial connection of microthermocouples (which is not difficult to accomplish using modern film technology), significantly reduce the thermoelectric component of the residual voltage of a Hall element,

Компенсаци термоэлектрической составл ющей остаточного напр жени Compensation of the thermoelectric component of the residual voltage

дает возможность повысить точность измерени магнитных полей без применени специальных термостатов.It makes it possible to increase the accuracy of measuring magnetic fields without the use of special thermostats.

Claims

1. Authors list USSR No. 308392, G 01 R 33/06, 1970.

2. Japanese Patent 34220/46, cl. 99/5/11, 1971.

C ± MHf

//

fj