JPH0228910B2 - - Google Patents
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- JPH0228910B2 JPH0228910B2 JP54046953A JP4695379A JPH0228910B2 JP H0228910 B2 JPH0228910 B2 JP H0228910B2 JP 54046953 A JP54046953 A JP 54046953A JP 4695379 A JP4695379 A JP 4695379A JP H0228910 B2 JPH0228910 B2 JP H0228910B2
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- hall
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N52/00—Hall-effect devices
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- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
本発明はホール素子に関する。
一般に、ホール素子の素材として、インジウム
アンチモナイドInSbが優れていることが知られ
ている。この金属間化合物半導体は、移動度μが
常温で約78000cm2／Ｖ−secとインジウムアーセナ
イドInAsの3000cm2／Ｖ−secと比較しはるかに大
きく、磁電変換効率の点からみても最も好ましい
ものである。 しかし、この半導体は、材質的に禁止帯の幅が
狭く、周囲温度の変化に大きく依存し、ホール素
子を作つたとき、その出力電圧は、同じ磁界内
で、第１図のように、温度が上昇するにつれて小
さくなる。 従つて、このような出力特性では他の電気回路
に接続出来ないため、実公昭51−52953号「ホー
ル効果素子装置」に記載されているように、定電
圧構成の駆動をするが、完全なものとはなり得な
かつた。それは従来のホール素子の構成に帰因し
ている。 従来、ホール素子は、第２図に示すように、四
角形の形状に構成される。即ち、長さｌ、幅Ｗ、
厚さｄの半導体のプレート１に、長手方向両端に
電流電極２，３を設け、また長手方向中間点にホ
ール電極４，５を設けている。 このホール素子のホール電圧VHは次式で与え
られる。 VH＝RH／ｄ・Ｉ・Ｂ・fH（ｌ／Ｗ・θ） (1) 但し、RHはホール係数、Ｉは入力電流、Ｂは
磁束密度、fHは形状効果係数、θはホール角であ
る。関数fH（ｌ／Ｗ・θ）は、ホール起電力が電流電 極で一部短絡されるため付加された係数で１より
小さい値である。 通常、ホール素子は、効率を高くするため、
ｌ／Ｗを小さく、逆にfH（ｌ／Ｗ・θ）を１に近い値で 使用するように、ｌ／Ｗを２〜４に定めている。fH （ｌ／Ｗ・θ）はホール角θを大きくしても１に近づ くが、ホール角は印加される磁界の磁束密度によ
つて決まるため、使用態様を考慮して、素子の形
状を決めるｌ／Ｗに設計の重点がおかれる。 所で、ホール素子の形状をｌ／Ｗ＝２〜４に定め ると、入力抵抗が10〜50Ω程度と低い値になる。
このため、温度補償を目的として定電圧電源に直
接接続することが出来なく、電流を制限する保護
抵抗を直列に接続して利用している。従つて、ホ
ール電圧には２％／℃程度の温度依存性が残つて
いた。 本発明は周囲温度が広い温度範囲に亘つて変化
しても安定した平担な出力電圧が得られるホール
素子を提供するものである。 以下本発明ホール素子の実施例を添付図面を参
照して詳細に説明する。 第３図に於て、ホール素子６は、入力電流を流
す感磁部が直線部７とそれに連なる九十九折彎曲
部８，９から構成されており、九十九折部分の終
端は幅広の端部１０，１１に形成され、その上に
良導体の金属、例えばインジウムや金等を蒸着し
て電流電極１２，１３を設けている。これらの各
部分は直線部分７の中央点１４に対し点対称とな
つている。 入力電流を流す感磁部の直線部分７の中央点１
４の両側には、出力電圧を取出す引出部１９，２
０が直線部分７と平行に形成され、その終端は幅
広の端部１５，１６に形成され、その上に電流電
極１２，１３と同様に良導体が蒸着されてホール
電極１７，１８が設けられる。 このホール素子６は、上述の(1)式に於けるｌ／Ｗ の比が100程度に定められている。従つて、 fH（ｌ／Ｗ・θ）は１と考えてよく、(1)式は次のよ うになる。 VH＝RH／ｄ・Ｉ・Ｂ (2) また、入力インピーダンスは、上述の構成によ
つて900〜2000Ω程度になる。この入力抵抗Rinは
次式の様に示される。 Rin＝ｌ／Ｗ・ｄρ (3) 但し、ρは比抵抗である。ここで、(3)式を整理
して(2)式に代入すれば次式が得られる。 VH＝RH／ρ・Vin・Ｗ／ｌ・Ｂ (4) 但し、Vinは電流電極１２，１３に加えられる
電圧である。また、(4)式はホール移動度をRH／ρ＝ μとすれば次式の様に示される。 VH＝μ・Vin・Ｗ／ｌ・Ｂ (5) ここで、この式から単純に考察すると、ホール
電圧VHは、移動度μが大きく、印加電圧Vinが高
く、Ｗ／ｌが大きな素子であれば同一印加磁束に対 して大きな出力電圧が得られることになる。 所が、InSb素子を例にとると、ホール素子の
ホール電流IHに対する入力電圧Vinの特性は、第
４図に示した様に、温度に関係なく、或る電圧か
ら自己発熱によつて非直線となり、或る値以上の
電流IHに対しては一種の定電圧性を示す。 ここで、(3)式からホール素子の入力抵抗Rinは
ホール素子の厚味を一定とし比抵抗を一定とすれ
ば、素子の長さｌと幅Ｗによつて決定される。即
ち、ホール素子の長さｌと幅Ｗの比が一定なホー
ル素子では入力抵抗Rinは同じ値を示すことにな
る。 このことから、(3)式を変形して次式が求められ
る。 Rin＝ρ／ｄｂ・Rs (6) ここで、一般にRsをシート抵抗と呼び、ある
一定幅Ｗに対する長さを示した関数で単位四辺形
として示したことになる。すなわち、シート抵抗
Rsが小さいとき、換言すれば幅Ｗが大きく長さ
ｌが小さいときは、入力電流を大きく取れるの
で、出力電圧の減少を防ぐことができ、逆にシー
ト抵抗Rsが大きいときは、入力電流が小さくな
るので出力電圧の増大は抑えられ、出力電圧とし
てはほぼ同一となる。 このことから、同一面積を持つたホール素子か
らは等しい出力電圧が得られると言うことができ
る。ホール素子の場合、(1)式に示した様に、入力
電流の大小が出力電圧を左右し、当然幅Ｗが大き
な素子が多く電流を流せ大きな出力電圧が得られ
ることになる。即ち、ホール素子の幅Ｗは使用環
境条件と自己発熱特性によつて与えられるから、
この関係をホール素子の構成要件としなければい
けない。 いま、一般的に半導体とか抵抗体が使用環境温
度で安定するためには、次の条件で使用しなけれ
ばならない。 AR≧Pd／Pr (7) 但し、 AR：抵抗面の面積 Pd：最高許容消費電力 Pr：最大負荷率（単位面積当りの消費電力） (6)式と(7)式から次式が求まる。 これは素子の幅Ｗを変えることで最高使用温度
に於ける発熱限界を示すことになる。そして、(8)
式を(5)式に代入すると次式が得られる。 ここで、Vin／ｌは入力電流Ｉが流れる方向の電 界Exであるから、これを(10)式に代入すると、 即ち、
アンチモナイドInSbが優れていることが知られ
ている。この金属間化合物半導体は、移動度μが
常温で約78000cm2／Ｖ−secとインジウムアーセナ
イドInAsの3000cm2／Ｖ−secと比較しはるかに大
きく、磁電変換効率の点からみても最も好ましい
ものである。 しかし、この半導体は、材質的に禁止帯の幅が
狭く、周囲温度の変化に大きく依存し、ホール素
子を作つたとき、その出力電圧は、同じ磁界内
で、第１図のように、温度が上昇するにつれて小
さくなる。 従つて、このような出力特性では他の電気回路
に接続出来ないため、実公昭51−52953号「ホー
ル効果素子装置」に記載されているように、定電
圧構成の駆動をするが、完全なものとはなり得な
かつた。それは従来のホール素子の構成に帰因し
ている。 従来、ホール素子は、第２図に示すように、四
角形の形状に構成される。即ち、長さｌ、幅Ｗ、
厚さｄの半導体のプレート１に、長手方向両端に
電流電極２，３を設け、また長手方向中間点にホ
ール電極４，５を設けている。 このホール素子のホール電圧VHは次式で与え
られる。 VH＝RH／ｄ・Ｉ・Ｂ・fH（ｌ／Ｗ・θ） (1) 但し、RHはホール係数、Ｉは入力電流、Ｂは
磁束密度、fHは形状効果係数、θはホール角であ
る。関数fH（ｌ／Ｗ・θ）は、ホール起電力が電流電 極で一部短絡されるため付加された係数で１より
小さい値である。 通常、ホール素子は、効率を高くするため、
ｌ／Ｗを小さく、逆にfH（ｌ／Ｗ・θ）を１に近い値で 使用するように、ｌ／Ｗを２〜４に定めている。fH （ｌ／Ｗ・θ）はホール角θを大きくしても１に近づ くが、ホール角は印加される磁界の磁束密度によ
つて決まるため、使用態様を考慮して、素子の形
状を決めるｌ／Ｗに設計の重点がおかれる。 所で、ホール素子の形状をｌ／Ｗ＝２〜４に定め ると、入力抵抗が10〜50Ω程度と低い値になる。
このため、温度補償を目的として定電圧電源に直
接接続することが出来なく、電流を制限する保護
抵抗を直列に接続して利用している。従つて、ホ
ール電圧には２％／℃程度の温度依存性が残つて
いた。 本発明は周囲温度が広い温度範囲に亘つて変化
しても安定した平担な出力電圧が得られるホール
素子を提供するものである。 以下本発明ホール素子の実施例を添付図面を参
照して詳細に説明する。 第３図に於て、ホール素子６は、入力電流を流
す感磁部が直線部７とそれに連なる九十九折彎曲
部８，９から構成されており、九十九折部分の終
端は幅広の端部１０，１１に形成され、その上に
良導体の金属、例えばインジウムや金等を蒸着し
て電流電極１２，１３を設けている。これらの各
部分は直線部分７の中央点１４に対し点対称とな
つている。 入力電流を流す感磁部の直線部分７の中央点１
４の両側には、出力電圧を取出す引出部１９，２
０が直線部分７と平行に形成され、その終端は幅
広の端部１５，１６に形成され、その上に電流電
極１２，１３と同様に良導体が蒸着されてホール
電極１７，１８が設けられる。 このホール素子６は、上述の(1)式に於けるｌ／Ｗ の比が100程度に定められている。従つて、 fH（ｌ／Ｗ・θ）は１と考えてよく、(1)式は次のよ うになる。 VH＝RH／ｄ・Ｉ・Ｂ (2) また、入力インピーダンスは、上述の構成によ
つて900〜2000Ω程度になる。この入力抵抗Rinは
次式の様に示される。 Rin＝ｌ／Ｗ・ｄρ (3) 但し、ρは比抵抗である。ここで、(3)式を整理
して(2)式に代入すれば次式が得られる。 VH＝RH／ρ・Vin・Ｗ／ｌ・Ｂ (4) 但し、Vinは電流電極１２，１３に加えられる
電圧である。また、(4)式はホール移動度をRH／ρ＝ μとすれば次式の様に示される。 VH＝μ・Vin・Ｗ／ｌ・Ｂ (5) ここで、この式から単純に考察すると、ホール
電圧VHは、移動度μが大きく、印加電圧Vinが高
く、Ｗ／ｌが大きな素子であれば同一印加磁束に対 して大きな出力電圧が得られることになる。 所が、InSb素子を例にとると、ホール素子の
ホール電流IHに対する入力電圧Vinの特性は、第
４図に示した様に、温度に関係なく、或る電圧か
ら自己発熱によつて非直線となり、或る値以上の
電流IHに対しては一種の定電圧性を示す。 ここで、(3)式からホール素子の入力抵抗Rinは
ホール素子の厚味を一定とし比抵抗を一定とすれ
ば、素子の長さｌと幅Ｗによつて決定される。即
ち、ホール素子の長さｌと幅Ｗの比が一定なホー
ル素子では入力抵抗Rinは同じ値を示すことにな
る。 このことから、(3)式を変形して次式が求められ
る。 Rin＝ρ／ｄｂ・Rs (6) ここで、一般にRsをシート抵抗と呼び、ある
一定幅Ｗに対する長さを示した関数で単位四辺形
として示したことになる。すなわち、シート抵抗
Rsが小さいとき、換言すれば幅Ｗが大きく長さ
ｌが小さいときは、入力電流を大きく取れるの
で、出力電圧の減少を防ぐことができ、逆にシー
ト抵抗Rsが大きいときは、入力電流が小さくな
るので出力電圧の増大は抑えられ、出力電圧とし
てはほぼ同一となる。 このことから、同一面積を持つたホール素子か
らは等しい出力電圧が得られると言うことができ
る。ホール素子の場合、(1)式に示した様に、入力
電流の大小が出力電圧を左右し、当然幅Ｗが大き
な素子が多く電流を流せ大きな出力電圧が得られ
ることになる。即ち、ホール素子の幅Ｗは使用環
境条件と自己発熱特性によつて与えられるから、
この関係をホール素子の構成要件としなければい
けない。 いま、一般的に半導体とか抵抗体が使用環境温
度で安定するためには、次の条件で使用しなけれ
ばならない。 AR≧Pd／Pr (7) 但し、 AR：抵抗面の面積 Pd：最高許容消費電力 Pr：最大負荷率（単位面積当りの消費電力） (6)式と(7)式から次式が求まる。 これは素子の幅Ｗを変えることで最高使用温度
に於ける発熱限界を示すことになる。そして、(8)
式を(5)式に代入すると次式が得られる。 ここで、Vin／ｌは入力電流Ｉが流れる方向の電 界Exであるから、これを(10)式に代入すると、 即ち、
【式】はホール素子を同一
面積からいかに有効に取るか、即ちホール素子に
占める半導体部分を多く取れば取る程ホール出力
電圧は大きな値になることを意味する。従つて、
半導体本体部の電流密度によつてホール素子の特
性が決定されることになる。これは一見、ホール
素子の幅を挾くしてインピーダンスを高くするこ
とと矛盾する要素を持つているが、以下の説明に
よつてこの矛盾は解明される。 第５図はホール素子の電極部の断面を示したも
のであるが、リード線２１から半導体部分に流入
する電流２２は、半導体１０，１１と導体１２，
１３の境界部２３に集中することになる。実際ホ
ール素子を構成する上で、半導体部１０，１１の
上に良導体部分１２，１３を設け、その上にリー
ド線２１をボンデイング等の方法で融着するか
ら、上述の欠点はまぬがれえない。 このような構成の場合、ホール素子の幅Ｗは電
流制限要素にはならず、境界の長さが電流密度を
満足し得る範囲を持てばホール素子には大きな電
流を流し得る。 InSbを用いたホール素子では、電流密度20ｍ
Ａ／mm2程度になるが、従来のように電極部を感磁
部と同一幅で構成すると、感磁部の許容電流より
はるかに小さな電流密度10ｍＡ／mm2で飽和し、こ
の境界条件で最高周囲温度に於ける最高許容電力
Pbが与えられることになり、効率が悪化する。 本発明では、ホール素子本体部分７，８，９の
幅より電極部１０，１１の幅を広くして最高許容
電力Pdを大きく取り、効率の向上を計つている。 これはホール出力端子部１５，１６についても
言えるが、出力端子に接続される負荷の電流が大
きい場合には出力端子部側ではあえて電極部の幅
を増加させなくともよい。 以上のように構成した高入力インピーダンスの
ホール素子では、ホール素子の幅を狭くしても、
また彎曲部８，９でホール素子を構成しても半導
体に単位長当りの同一電界Exが印加されるよう
にホール素子を構成すれば、ホール出力は第２図
のような従来の角形ホール素子と全く等しい大き
さの値になる。 また、このことは、限られた素子面積でできる
だけ多く半導体部を構成すればその効率は改善さ
れ、大きなホール出力が得られることになる。 半導体としては、移動度が大きいInSb、InAs、
GAAs等から選ぶことができ、またGe、Si等他の
ものでも良い。 上述の実施例では、彎曲部を多数持つが、この
部分はホール効果が生ずる様ないかなる形状に構
成されても良い。この場合、できるだけ入力イン
ピーダンスを高くして半導体除去部分をできるだ
け少くすれば効率の高いホール素子が得られる。 本発明では、ほぼホール素子のポテンシヤルの
中心に１対の出力端子１９，２０を設けているが
出力端子は１端子のみ形成して３端子としてもよ
い。このような３端子ホール素子は、半導体部分
が占める部分が多くなり効率向上が期待される
が、実質的に得られるホール出力は四端子ホール
素子の半分になる。 本発明ホール素子の動作を第６図により説明す
る。第６図はホール素子の彎曲部８，９の一部分
のみを示す。紙面の垂直方定から磁界が印加され
ているとする。この場合、キヤリアはEY方向に
偏向され、この結果ホール電界EYが２４の部分
で生じ、同様に２５の部分でもホール電界EYが
生ずる。すなわち、２４，２５の部分では電流は
逆方向にもかかわらず、ホール効果は同一方向に
生じ、外側２６にキヤリア（電流）が偏向されて
おり、この場合でもホール効果は良好に機能す
る。すなわち、同一電界Exに対するホール電圧
は、従来のホール素子と全く等しい値が得られ
る。したがつて、ホール素子本体部７，８，９の
いずれかの位地に出力端子を設けさえすればホー
ル電圧EYが取り出せる。 ４端子ホール素子ではこの出力端子は、無磁界
時の同一ポテンシヤルの部分に形成すれば不平衡
電圧が良好なものになるので、本体部７，８，９
のいずれの部分に構成してもよい。 また、(9)式から端子１２，１３を定電圧源に接
続すると、このホール素子の温度特性は移動度の
温度特性になり0.2％／℃になる。 このホール素子では、さらに出力電極１７，１
８のインピーダンスを入力側より低い値にする
が、その理由は出力端子側の温度特性は比抵抗の
温度特性によつて示され、これは２％／℃にな
り、0.2％／℃に比べてはるかに大きな値になる
からである。 すなわち、最大電力を取り出せる負荷抵抗は、
4R。（ホール出力抵抗の４倍）のように選べば第
８図のように最大出力を取り出せる。すなわち電
力は負荷を最適に選べば２〜３倍になる。この場
合、出力電流IHが大きくなり、出力側インピーダ
ンスの温度特性が大きすぎて過補償になる。 すなわち、負荷に流す電流と移動度が持つ温度
特性がほぼ等しい値になるよう負荷インピーダン
スを選定すれば、出力端の温度特性が移動度の温
度特性と相殺されて良好な温度特性の出力が得ら
れる。実験によれば、入力抵抗Rinに対し、出力
抵抗Roを2/5〜1/2に設定し、且出力抵抗に対し
て４〜８倍の抵抗値に選定した場合、第７図に示
したように、良好な温度特性が得られた。図に於
てａはVin＝５（ｖ）、ｂはVin＝３（ｖ）で、Rin
＝837Ωである。この特性は、−20℃〜35℃では
PPM（10-6）程度の温度特性となるが、35℃より
高い温度Ｔでは約１％／℃になる。この高温側の
特性は、例えばホールモータのように巻線がシス
テム中に介在する用途では、巻線自体の温度係数
が正であるから、巻線の自己発熱による特性と相
殺され、システム全体として良好な温度特性とな
る。 上述の内容をまとめてみると、次のようにな
る。 (1) ホール素子の感磁部を直線部とその両側に配
設した九十九折部で構成し、且つホール素子に
占める半導体部分の占有面積を大きくすると、
高入力インピーダンスであるにも拘らず温度依
存性の低い大きなホール出力電圧を得ることが
できる。 (2) 電極部分を感磁部より幅広く形成し、また導
電電極との境界を長くすると、感磁部に流す電
流を大きくすることができ磁電変換効率を高め
ることができる。 (3) 出力抵抗を入力抵抗より低く設定すると、出
力電圧の温度補償を適切に行うことができる。 以上のように構成した本発明によるホール素子
は、ホール素子本来の機能を損うことなく、高入
力インピーダンス化され効率の良いホール素子が
小型で構成でき、温度特性の良好なホール素子が
得られる。 今後、ダイレクトドライブホールモータを始め
とし、ホールモータやメータ直結電池駆動ガウス
メータが安価にして性能良く構成出来る利点を持
つている。 また、本発明の素子は、機器等に用いられてい
る安定化電源等に直接接続できる利点があり、各
種センサーとして益々今度利用価値が増大するも
のである。 さらに、InSbのような温度特性の悪い素材を
用いたホール素子でも0.1％／℃以下の温度特性
が得られ、温度特性改善のなされたホール素子を
提供できる。
占める半導体部分を多く取れば取る程ホール出力
電圧は大きな値になることを意味する。従つて、
半導体本体部の電流密度によつてホール素子の特
性が決定されることになる。これは一見、ホール
素子の幅を挾くしてインピーダンスを高くするこ
とと矛盾する要素を持つているが、以下の説明に
よつてこの矛盾は解明される。 第５図はホール素子の電極部の断面を示したも
のであるが、リード線２１から半導体部分に流入
する電流２２は、半導体１０，１１と導体１２，
１３の境界部２３に集中することになる。実際ホ
ール素子を構成する上で、半導体部１０，１１の
上に良導体部分１２，１３を設け、その上にリー
ド線２１をボンデイング等の方法で融着するか
ら、上述の欠点はまぬがれえない。 このような構成の場合、ホール素子の幅Ｗは電
流制限要素にはならず、境界の長さが電流密度を
満足し得る範囲を持てばホール素子には大きな電
流を流し得る。 InSbを用いたホール素子では、電流密度20ｍ
Ａ／mm2程度になるが、従来のように電極部を感磁
部と同一幅で構成すると、感磁部の許容電流より
はるかに小さな電流密度10ｍＡ／mm2で飽和し、こ
の境界条件で最高周囲温度に於ける最高許容電力
Pbが与えられることになり、効率が悪化する。 本発明では、ホール素子本体部分７，８，９の
幅より電極部１０，１１の幅を広くして最高許容
電力Pdを大きく取り、効率の向上を計つている。 これはホール出力端子部１５，１６についても
言えるが、出力端子に接続される負荷の電流が大
きい場合には出力端子部側ではあえて電極部の幅
を増加させなくともよい。 以上のように構成した高入力インピーダンスの
ホール素子では、ホール素子の幅を狭くしても、
また彎曲部８，９でホール素子を構成しても半導
体に単位長当りの同一電界Exが印加されるよう
にホール素子を構成すれば、ホール出力は第２図
のような従来の角形ホール素子と全く等しい大き
さの値になる。 また、このことは、限られた素子面積でできる
だけ多く半導体部を構成すればその効率は改善さ
れ、大きなホール出力が得られることになる。 半導体としては、移動度が大きいInSb、InAs、
GAAs等から選ぶことができ、またGe、Si等他の
ものでも良い。 上述の実施例では、彎曲部を多数持つが、この
部分はホール効果が生ずる様ないかなる形状に構
成されても良い。この場合、できるだけ入力イン
ピーダンスを高くして半導体除去部分をできるだ
け少くすれば効率の高いホール素子が得られる。 本発明では、ほぼホール素子のポテンシヤルの
中心に１対の出力端子１９，２０を設けているが
出力端子は１端子のみ形成して３端子としてもよ
い。このような３端子ホール素子は、半導体部分
が占める部分が多くなり効率向上が期待される
が、実質的に得られるホール出力は四端子ホール
素子の半分になる。 本発明ホール素子の動作を第６図により説明す
る。第６図はホール素子の彎曲部８，９の一部分
のみを示す。紙面の垂直方定から磁界が印加され
ているとする。この場合、キヤリアはEY方向に
偏向され、この結果ホール電界EYが２４の部分
で生じ、同様に２５の部分でもホール電界EYが
生ずる。すなわち、２４，２５の部分では電流は
逆方向にもかかわらず、ホール効果は同一方向に
生じ、外側２６にキヤリア（電流）が偏向されて
おり、この場合でもホール効果は良好に機能す
る。すなわち、同一電界Exに対するホール電圧
は、従来のホール素子と全く等しい値が得られ
る。したがつて、ホール素子本体部７，８，９の
いずれかの位地に出力端子を設けさえすればホー
ル電圧EYが取り出せる。 ４端子ホール素子ではこの出力端子は、無磁界
時の同一ポテンシヤルの部分に形成すれば不平衡
電圧が良好なものになるので、本体部７，８，９
のいずれの部分に構成してもよい。 また、(9)式から端子１２，１３を定電圧源に接
続すると、このホール素子の温度特性は移動度の
温度特性になり0.2％／℃になる。 このホール素子では、さらに出力電極１７，１
８のインピーダンスを入力側より低い値にする
が、その理由は出力端子側の温度特性は比抵抗の
温度特性によつて示され、これは２％／℃にな
り、0.2％／℃に比べてはるかに大きな値になる
からである。 すなわち、最大電力を取り出せる負荷抵抗は、
4R。（ホール出力抵抗の４倍）のように選べば第
８図のように最大出力を取り出せる。すなわち電
力は負荷を最適に選べば２〜３倍になる。この場
合、出力電流IHが大きくなり、出力側インピーダ
ンスの温度特性が大きすぎて過補償になる。 すなわち、負荷に流す電流と移動度が持つ温度
特性がほぼ等しい値になるよう負荷インピーダン
スを選定すれば、出力端の温度特性が移動度の温
度特性と相殺されて良好な温度特性の出力が得ら
れる。実験によれば、入力抵抗Rinに対し、出力
抵抗Roを2/5〜1/2に設定し、且出力抵抗に対し
て４〜８倍の抵抗値に選定した場合、第７図に示
したように、良好な温度特性が得られた。図に於
てａはVin＝５（ｖ）、ｂはVin＝３（ｖ）で、Rin
＝837Ωである。この特性は、−20℃〜35℃では
PPM（10-6）程度の温度特性となるが、35℃より
高い温度Ｔでは約１％／℃になる。この高温側の
特性は、例えばホールモータのように巻線がシス
テム中に介在する用途では、巻線自体の温度係数
が正であるから、巻線の自己発熱による特性と相
殺され、システム全体として良好な温度特性とな
る。 上述の内容をまとめてみると、次のようにな
る。 (1) ホール素子の感磁部を直線部とその両側に配
設した九十九折部で構成し、且つホール素子に
占める半導体部分の占有面積を大きくすると、
高入力インピーダンスであるにも拘らず温度依
存性の低い大きなホール出力電圧を得ることが
できる。 (2) 電極部分を感磁部より幅広く形成し、また導
電電極との境界を長くすると、感磁部に流す電
流を大きくすることができ磁電変換効率を高め
ることができる。 (3) 出力抵抗を入力抵抗より低く設定すると、出
力電圧の温度補償を適切に行うことができる。 以上のように構成した本発明によるホール素子
は、ホール素子本来の機能を損うことなく、高入
力インピーダンス化され効率の良いホール素子が
小型で構成でき、温度特性の良好なホール素子が
得られる。 今後、ダイレクトドライブホールモータを始め
とし、ホールモータやメータ直結電池駆動ガウス
メータが安価にして性能良く構成出来る利点を持
つている。 また、本発明の素子は、機器等に用いられてい
る安定化電源等に直接接続できる利点があり、各
種センサーとして益々今度利用価値が増大するも
のである。 さらに、InSbのような温度特性の悪い素材を
用いたホール素子でも0.1％／℃以下の温度特性
が得られ、温度特性改善のなされたホール素子を
提供できる。
第１図は従来のホール素子の温度に対するホー
ル電圧特性図、第２図は従来のホール素子の構成
図、第３図は本発明のホール素子の構成を示す一
実施例図、第４図はホール電流に対する入力抵抗
の特性図は、第５図は本発明素子の電極部分の説
明図、第６図は本発明素子の一部分を示す説明
図、第７図はホール電圧の温度特性図、第８図は
負荷抵抗に対する出力電力の特性図である。 図中の６はホール素子、７は直線部、８，９は
彎曲部、１０，１１は入力端部、１２，１３は電
流電極、１４は中央点、１５，１６は出力端部、
１７，１８はホール電極、１９，２０は引出部で
ある。
ル電圧特性図、第２図は従来のホール素子の構成
図、第３図は本発明のホール素子の構成を示す一
実施例図、第４図はホール電流に対する入力抵抗
の特性図は、第５図は本発明素子の電極部分の説
明図、第６図は本発明素子の一部分を示す説明
図、第７図はホール電圧の温度特性図、第８図は
負荷抵抗に対する出力電力の特性図である。 図中の６はホール素子、７は直線部、８，９は
彎曲部、１０，１１は入力端部、１２，１３は電
流電極、１４は中央点、１５，１６は出力端部、
１７，１８はホール電極、１９，２０は引出部で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 感磁部を直線部とその両端に連なる九十九折
彎曲部で構成し、且つ前記九十九折彎曲部を前記
直線部の両側に配設すると共に感磁部の占有面積
を大きく構成したことを特徴とするホール素子。 ２ 感磁部を多数の平面彎局部を備えて構成した
ホール素子に於て、 半導体の入力および出力電極部分を感磁部の電
流方向の幅より幅広く形成すると共に、導電電極
との境界を長く構成したことを特徴とするホール
素子。 ３ 感磁部を多数の平面彎局部を備えて構成した
ホール素子に於て、 出力抵抗が入力抵抗に対して少なくとも半分以
下の抵抗値を有する構成としたことを特徴とする
ホール素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4695379A JPS55138887A (en) | 1979-04-17 | 1979-04-17 | Hall element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4695379A JPS55138887A (en) | 1979-04-17 | 1979-04-17 | Hall element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55138887A JPS55138887A (en) | 1980-10-30 |
| JPH0228910B2 true JPH0228910B2 (ja) | 1990-06-27 |
Family
ID=12761648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4695379A Granted JPS55138887A (en) | 1979-04-17 | 1979-04-17 | Hall element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55138887A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57121288A (en) * | 1981-01-20 | 1982-07-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Hall element |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5421550A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-17 | Toshiba Corp | Protective relay system |
-
1979
- 1979-04-17 JP JP4695379A patent/JPS55138887A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55138887A (en) | 1980-10-30 |
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