JPH0738171A - ホール素子の温度補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成により全温度領域においてホール
電圧特性を平滑に補償可能なホール素子の温度補償回路
を提供する。 【構成】 ２個の駆動用電圧入力端子Ｔ1 ，Ｔ2 を有す
るホール素子１を駆動する定電圧回路２内に設けられ、
負の温度係数特性を有するサーミスタ５と、このサーミ
スタ５に直列に接続されるとともに正の温度係数特性を
有する感温抵抗６と、を含み、駆動用電圧入力端子Ｔ1
，Ｔ2 に並列に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気計測器等に用いら
れるホール素子の特性を全温度帯域で平滑な特性となる
ように補償するためのホール素子の温度補償回路に関す
る。ここに、ホール素子とは、電流が流れている導体に
電流と垂直な方向に磁界を加えた場合に当該電流及び磁
界に垂直な方向に電位差を生じる「ホール効果」を利用
した回路素子であり、磁界計測用センサ等に適した半導
体素子である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホール素子は、ホール効果により
磁界を計測できることから磁束計等に使用され、また、
磁界に比例するホール電圧を発生することから変位計、
電流計、ブラシレスモータ等にも応用可能で、広く用い
られている。ホール素子には、代表的なものとして、イ
ンジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）型素子と、ガリウム
・ヒ素（ＧａＡｓ）型素子とが知られており、特に前者
は電子移動度が大きいことが特徴である。しかし、上記
のインジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）型ホール素子の
定電圧駆動時における温度特性は、図４に示すように、
低温領域および高温領域で電圧値が低下し「山なり」の
特性を示す。すなわち、低温領域においては、正の温度
係数を有し、高温領域においては、負の温度係数を有す
るといえる。温度係数とは、温度の上昇に伴いある量Ｋ
が変化するとき、温度変化に対する当該量の変化値の割
合をいう。基準温度での量Ｋの値をＫo とすると、温度
ｔにおける量Ｋが線型の関係にある場合には、下記の式 Ｋ＝Ｋo ・（１＋α・ｔ） ………（１） で表わすことができ、この場合のαを温度係数という。
量Ｋは温度ｔに対して非線型の関係となる場合もある。
したがって、上述したように、従来のホール素子は、図
４に示すように、全温度領域でリニアな特性とはならな
いため、正確性が要求される計測器等に使用する場合
は、温度補償を行うために何らかの手段を用いなければ
ならなかった。このための手段として、従来は、温度補
償用の温度センサを備え温度センサからの温度検出電流
によりホール素子のホール電圧の変化をキャンセルする
ようにその駆動電圧を変化させるもの（特開平１−１０
５１７７号公報）や、相互に逆の極性を有する２つのホ
ール素子を備えて温度による電圧変化をキャンセルする
ようにしたもの（特開平１−２４８０１０号公報）や、
正の温度特性を有する感温抵抗を備えホール素子のホー
ル電圧の温度補償を行うようにしたもの（特開平３−２
３１１５９号公報）などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のホ
ール素子の温度補償手段においては、温度補償専用の温
度センサと複雑な補償用回路を付加するものや、２個の
ホール素子を備えるものでは、製造コスト的に不利であ
り、かつ部品点数が多いことから故障の原因にもなりう
る。また、感温抵抗を利用するものでは、ある特定の温
度領域の温度補償は可能であるが、全温度領域において
平滑な特性を達成することができない。本発明は、上記
の問題点を解決するためになされたものであり、簡易な
構成により全温度領域においてホール電圧特性を平滑に
補償可能なホール素子の温度補償回路を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係るホール素子の温度補償回路は、２個の
駆動用電圧入力端子を有するホール素子を駆動する定電
圧回路内に設けられるホール素子の温度補償回路であっ
て、負の温度係数特性を有する第１抵抗手段と、当該第
１抵抗手段に直列に接続されるとともに正の温度係数特
性を有する第２抵抗手段と、を含み、前記駆動用電圧入
力端子に並列に接続されて構成される。この場合、第１
抵抗手段は、負の温度係数を有するサーミスタを用いて
もよく、第２抵抗手段は、正の温度係数を有する感温抵
抗を用いてもよい。

【０００５】

【作用】上記構成を有する本発明によれば、低温領域お
よび高温領域でホール電圧値が低下し「山なり」の特性
を示す通常のホール素子に対し、その駆動用の定電圧回
路内に負の温度係数特性を有する第１抵抗手段と、第１
抵抗手段に直列に接続されるとともに正の温度係数特性
を有する第２抵抗手段と、を含み、ホール素子の駆動用
電圧入力端子に並列に接続されて構成される温度補償回
路を備えたので、上記のホール電圧の「山なり」の特性
のうち、低温領域でのホール電圧値の低下分に対して
は、上記の負の温度係数特性を有する第１抵抗手段が補
償を行って特性を平滑化し、高温領域でのホール電圧値
の低下分に対しては、上記の正の温度係数特性を有する
第２抵抗手段が補償を行って特性を平滑化する。したが
って、全温度領域においてホール電圧特性を平滑化する
ことができる。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図にもとづいて説
明する。図１は、本発明の一実施例であるホール素子の
温度補償回路の原理を説明する回路図である。図上、１
はホール素子であり、２はホール素子１を駆動する定電
圧回路である。３は定電圧回路２内に設けられるホール
素子の温度補償回路である。

【０００７】上記のホール素子１は、２つの駆動用電圧
入力端子Ｔ1 及びＴ3 と、２つのホール電圧出力端子Ｔ
2 及びＴ4 とを有している。また、上記の定電圧回路２
は、温度補償回路３と、トランジスタ４と、コンデンサ
９と、増幅器１０とを有し、電圧入力端子１１に外部か
ら正電圧Ｖ+ が、電圧入力端子１２に外部からの基準電
圧Ｖref が、それぞれ入力され、その定電圧出力は、上
記ホール素子１の２つの駆動用電圧入力端子Ｔ1 及びＴ
3 に出力される。上記のホール素子の温度補償回路３
は、サーミスタ５と、このサーミスタ５に直列に接続さ
れた感温抵抗６と、抵抗７，８とを備えて構成されてい
る。

【０００８】上記のサーミスタ５は、金属酸化物を主体
とした半導体混合物を焼結したものにリード線を設けて
形成され、非線型の大きな負の温度係数を有する半導体
抵抗素子である。図１においては、サーミスタ５は、他
の抵抗７と並列接続されて用いられている。

【０００９】また、上記の感温抵抗６は、※〜 にリー
ド線を設けて形成されした、リニアな（線型の）正の温
度係数を有する抵抗素子である。図１に示すように、感
温抵抗６は、上記のサーミスタ５と直列接続されて用い
られている。

【００１０】次に、図１に示すホール素子の温度補償回
路３の温度特性について説明する。図３（Ａ）は、サー
ミスタ５の温度と抵抗値との関係を図示したものであ
る。図に示すように、サーミスタ５は、非線型な負の温
度係数を有しており、低温領域では抵抗値が上昇し、高
温領域では抵抗値が減少するような特性を示す。したが
って、サーミスタ５の抵抗が大きい低温領域では、ホー
ル素子１の駆動用電圧入力端子Ｔ1 及びＴ3 間の電圧は
高くなり、サーミスタ５の抵抗が小さい高温領域では、
ホール素子１の駆動用電圧入力端子Ｔ1 及びＴ3 間の電
圧は低くなる。

【００１１】図３（Ｂ）は、感温抵抗６の温度と抵抗値
との関係を図示したものである。図に示すように、感温
抵抗６は、線型な正の温度係数を有しており、低温領域
では抵抗値は小さいが、高温領域では抵抗値が上昇する
ような特性を示す。したがって、感温抵抗６の抵抗が小
さい低温領域では、ホール素子１の駆動用電圧入力端子
Ｔ1 及びＴ3 間の電圧は低く、感温抵抗６の抵抗が大き
い高温領域では、ホール素子１の駆動用電圧入力端子Ｔ
1 及びＴ3 間の電圧は高くなる。

【００１２】上記のサーミスタ５及び感温抵抗６の特性
を合成したものが上記の温度補償回路３の総合的な温度
特性となり、これは図３（Ｃ）に示す特性である。すな
わち、図に示すように、低温領域および高温領域で抵抗
値が低下した下方に凸の特性を示す。この特性は、電圧
値がこの抵抗値に比例することから、上記の図４に示す
従来のホール素子のホール電圧の温度特性と正反対の特
性となる。したがって、図４のホール電圧特性に、図３
（Ｃ）の補償を加えれば、全温度領域にわたって平滑な
ホール電圧特性を得ることができる。本実施例において
は、サーミスタ５は第１抵抗手段に相当し、感温抵抗６
は第２抵抗手段に相当している。

【００１３】図２は、上記のホール素子の温度補償回路
のさらに具体的な実際の構成例を示した回路図である。
図は、クランプメータに用いた場合の構成例を示してお
り、Ｑ4 及びＱ5 がホール素子を示し、ＴＨはサーミス
タ、ＴＣＲは感温抵抗を示している。

【００１４】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではない。上記実施例は、例示であり、本発明の特
許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な
構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる
ものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００１５】例えば、上記実施例においては、負の温度
係数特性を有する第１抵抗手段の例としてサーミスタを
用い、正の温度係数特性を有する第２抵抗手段の例とし
て感温抵抗を用いる例について説明したが、これは、条
件を満足する温度係数特性を備えた回路素子であればど
のような素子であってもかまわない。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、上記構成を有する
本発明によれば、低温領域および高温領域でホール電圧
値が低下し「山なり」の特性を示す通常のホール素子に
対し、その駆動用の定電圧回路内に負の温度係数特性を
有する第１抵抗手段と、第１抵抗手段に直列に接続され
るとともに正の温度係数特性を有する第２抵抗手段と、
を含み、ホール素子の駆動用電圧入力端子に並列に接続
されて構成される温度補償回路を備えたので、上記のホ
ール電圧の「山なり」特性のうち、低温領域でのホール
電圧値の低下分に対しては、上記の負の温度係数特性を
有する第１抵抗手段が補償を行って特性を平滑化し、高
温領域でのホール電圧値の低下分に対しては、上記の正
の温度係数特性を有する第２抵抗手段が補償を行って特
性を平滑化する。したがって、全温度領域においてホー
ル電圧特性を平滑化することができる。このため、ホー
ル素子を用いる磁束計等の計測器やブラシレスモータ等
の機器において、製造コストを低減しつつ温度特性を向
上させることができ、さらに、部品点数の減少に伴い、
品質管理が簡素化し、使用上の故障の確率も減少する、
といった利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるホール素子の温度補償
回路の全体構成を示す原理回路図である。

【図２】図１に示すホール素子の温度補償回路の実際の
構成例を示すクランプメータの電気回路図である。

【図３】図１に示すホール素子の温度補償回路の動作を
説明する図であり、図３（Ａ）は図１におけるサーミス
タの温度−抵抗特性図を、図３（Ｂ）は図１における感
温抵抗の温度−抵抗特性図を、図３（Ｃ）は図１におけ
るサーミスタと感温抵抗とを合成した回路の温度−抵抗
特性図を、それぞれ示している。

【図４】従来のホール素子の温度−電圧特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ホール素子 ２ 定電圧回路 ３ ホール素子の温度補償回路 ４ トランジスタ ５ サーミスタ ６ 感温抵抗 ７，８ 抵抗 ９ コンデンサ １０ 増幅器 １１，１２ 電圧入力端子 Ｑ4 ，Ｑ5 ホール素子 Ｔ1 ，Ｔ3 駆動電圧入力端子 Ｔ2 ，Ｔ4 ホール電圧出力端子 ＴＣＲ 感温抵抗 ＴＨ サーミスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２個の駆動用電圧入力端子を有するホー
   ル素子を駆動する定電圧回路内に設けられるホール素子
   の温度補償回路であって、 負の温度係数特性を有する第１抵抗手段と、当該第１抵
   抗手段に直列に接続されるとともに正の温度係数特性を
   有する第２抵抗手段と、を含み、前記駆動用電圧入力端
   子に並列に接続されたことを特徴とするホール素子の温
   度補償回路。
2. 【請求項２】 前記第１抵抗手段は、負の温度係数を有
   するサーミスタであり、 前記第２抵抗手段は、正の温度係数を有する感温抵抗で
   あることを特徴とする請求項１に記載したホール素子の
   温度補償回路。