DE1094873B

DE1094873B - Hallspannungserzeuger

Info

Publication number: DE1094873B
Application number: DES59985A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Friedrich Dipl-Phys
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-09-25
Filing date: 1958-09-25
Publication date: 1960-12-15
Also published as: CH375069A

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter schematischer Darstellung.
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.
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.
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.

Claims

PATENTANSPRUCH: Hallspannungserzeuger, bei dem zur Kompensation des Temperaturganges der Nullkomponente ein Widerstand zwischen einer Hallspannungs-und einer Steuerstromzuführung eingeschaltet ist, insbesondere unter Verwendung eines halbleitenden Widerstandsmaterials aus einer Aüi Bv-j erbindung, z. B. Indiumarsenid od. dgl. für das Hallplättchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (10) im wesentlichen temperaturunabhängig ist, daß die Hallelektroden (8, 9) in an sich bekannter Weise auf verschiedenen Äquipotentiallinien angeordnet sind und daß ein Abgleich des Widerstandes (10) zur Beseitigung der entstehenden ohmschen Restspannung dient. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 536 806.