Einrichtung mit einem Hall-Element Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einem Hall-Element, das ausser einem Paar Stromelektroden ein Paar quer zur Stromrichtung angebrachte Hilfselektroden aufweist. An den Hilfs elektroden entsteht im Falle eines durch das Hall- Element fliessenden Stromes<B>J</B> und eines dasselbe mit einer zur Ebene seiner Strombahnen senkrechten Komponente B induzierenden Magnetfeldes die so- genannte Hall-Spannung. Diese ist proportional dem Produkt<B>J.</B> B.
Die Hilfselektroden werden zum Unter schied von den Stromelektroden im folgenden als Hall-Elektroden bezeichnet. Der Hall-Effekt ist be sonders gross bei Wismut und bei dem Halbleiter Germanium. Dort ist er in den letzten Jahren Gegen stand besonderer Untersuchungen gewesen. Durch ge eignete Wahl der Dotierung konnten bei Germanium Hall-Konstanten erreicht werden, die noch etwa<B>105-</B> mal grösser sind als bei Wismut. Es sind auch Vor schläge bekanntgeworden, die Hall-Spannung zu technischen Zwecken, insbesondere Messzwecken, zu verwenden.
Eine allgemeine technische Anwendung scheiterte jedoch bisher an der Tatsache, dass die Aus nutzung der Hall-Spannung an Germanium nur dann möglich war, wenn eine Belastung des Hall-Span- nungskreises vermieden wurde.
Bei der Untersuchuno, des Hall-Effektes von Ger manium hat sich gezeigt, dass beim Vorliegen eines zeitlich veränderlichen Magnetfeldes H unter Um ständen eine störende
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proportionale Komponente im Hallkreis auftreten kann. Es ist auch bereits eine Anordnung bekannt, durch die die störende Kompo nente vermieden werden kann. Dazu wird ein zwi schen dem einen Pol einer zugehörigen Magnetfeld anordnung und dem Widerstandskörper angebrachter und mit dessen einer Hall-Elektrode verbundener be sonderer Leiter verwendet, der in der Form eines fla- chen Streifens ausgebildet ist.
Der Leiter ist an seinem einen Ende drehbar gelagert, und durch genaue Ein- steRung des Drehwinkels kann die störende Kompo nente zu Null gemacht werden.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der bei der bekannten Anordnung verwendete Aufwand nicht erforderlich ist und dass mit wesentlich einfache ren Mitteln ebenfalls ein von einer induktiven Kom ponente freier Hall-Kreis geschaffen werden kann. Gemäss der Erfindung sind die Hall-Elektroden in der Mitte zweier Seitenflächen des Halbleiterkörpers angeordnet.
Ferner ist der eine der Zuleitungsdrähte in Richtung auf den Anschlusspunkt der andern Hall- Elektrode isoliert über dem Halbleiterkörper geführt und dann mit dem zum andern Anschlusspunkt <B>füh-</B> renden Zuleitungsdraht weitergeführt, das Ganze der art<B>'</B> dass in dem mit den Haff-Elektroden verbun denen Stromkreis durch einen zeitlich veränderlichen Fluss der Magnetfeldanordnung keine Spannung indu ziert wird.
Diesen Massnahmen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das zeitlich veränderliche Magnetfeld in der von den Hall-Zuleitungen und dem Hall-Ele- ment gebildeten Leiterschleife dann eine Spannung induziert, wenn die Zuleitungen entlang der Seiten flächen des Hall-Elernentes geführt sind. Werden die Zuleitungen in der oben beschriebenen Art verlegt, so kann das Magnetfeld die Leiterschleife nicht mehr wirksam durchsetzen und infolgedessen keine Induk tionsspannungen erzeugen.
Gemäss der Erfindung werden für das Hall-Ele- ment Halbleitermaterialien hoher Trägerbeweglich keit<B>'</B> das heisst von<B>6000</B> cm2/Volt sec und mehr, ver wendet. Hierzu gehören vor allem solche aus Ver bindungen von einem der Elemente Aluminium, Gal lium oder Indium aus der III. Gruppe, Untergruppe <B><I>b,</I></B> mit einem der Elemente Phosphor, Arsen oder Antimon aus der V. Gruppe, Untergruppe<B>b,</B> des periodischen Systems der Elemente. Halbleiterverbin dungen dieser Art sind in den Schweizer Patenten Nrn. <B>310622</B> und<B>318880</B> beschrieben und zeichnen sich durch relativ grosse Hall-Konstanten aus.
Der besondere Vorteil gegenüber den bisher zur Ausnut zung des Hall-Effektes verwendeten Materialien be steht jedoch darin, dass Verbindungen aus den ge nannten Stoffen die Schaffung so hoch belastungsfähi ger Hall-Stromkreise ermöglichen, dass leistungsauf nehmende Messinstrumente sowie andere Verbrau cher, wie z. B. Relais, Magnetverstärker usw., unmit telbar betrieben werden können.
Die so geschaffenen Hall-Generatoren stellen dadurch ein neues Bau element der Mess-, Steuer- und Regeltechnik dar, durch das in vielen Fällen Aufgaben in einfacherer und vorteilhafterer Weise gelöst werden können, als dies bisher mit andern Mitteln möglich war. Diese Umstände erfordern es jedoch, dass die Hall-Genera- toren möglichst einfach und billig <B>.,</B> sind und ausser dem störungsfrei arbeiten, damit nicht durch kompli zierte Massnahmen und einen grossen Aufwand tech nische Anwendungen von vornherein ausscheiden.
Man kann zumindest den mittleren Teil des Halblei terkörpers mit den zu den Hall-Elektroden führenden Zuleitungsdrähten in einer Isoliermasse einbetten. Da mit ist ein austauschbares Hall-Element geschaffen, das im Gegensatz zu der bekannten Anordnung auch in einem Erschütterungen ausgesetzten Betrieb ver wendet werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, die Hall-Elektroden so auszubilden, dass sie sich über eine Teillänge der Seitenflächen des Halbleiterkörpers erstrecken, die klein ist gegenüber der ganzen Länge einer Seiten fläche. Im Gegensatz zu punktförmig angreifenden Hall-Elektroden ermöglichen diese auch in solchen Fällen einen nachträglichen Abgleich, in denen bei der Anbringung sowie bei der Herausführung und Verlegung der zu den Hall-Elektroden führenden Zu leitungsdrähte, z. B. durch Fabrikationsfehler, noch eine geringe induktive Restkomponente verbleiben sollte.
Der Abgleich wird dadurch ermöglicht, dass die für den Anschluss der Hall-Elektroden bestimmten Endteile des Hall-Elementes von vornherein mit einer leitenden Metallschicht überzogen werden. Durch gliches Abtragen eines Teils des einen bzw. nachträg des andern Elektrodenbelages kann die Grösse der für die Induktion wirksamen Fläche leicht verändert und auf ein Minimum abgeglichen werden. Danach wer den die verbleibenden endgültigen Elektroden zweck mässig mit einer isolierenden Schutzschicht versehen.
An sich wäre natürlich auch ein Abgleich durch nachträgliches Vergrössern der Fläche einer Hall- Elektrode möglich.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Figur zeigt, einen aus einem beispielsweise rechteckförmigen Plättchen bestehenden Halbleiterkörper<B>1,</B> der im Luftspalt einer durch einen Pfeil B angedeuteten, im einzelnen jedoch nicht näher dargestellten Magnet feldanordnung eingefügt zu denken ist. Der Halblei- terkörper hat zwei flächenförmig angreifende Strom elektroden 2 und<B>3,</B> an die<B>je</B> ein seitlich um den Halbleiterkörper<B>1</B> herumführender Zuleitungsdraht 4 bzw. <B>5</B> angeschlossen ist. Durch diese fliesst der Strom <B><I>J,</I></B> der aus einer nicht mit dargestellten, an sich be liebigen Stromquelle stammt.
Die zu den Hall-Elek- troden führenden Zuleitungsdrähte sich mit<B>6</B> bzw. <B>7</B> bezeichnet. Sie greifen hier punktförmig an, sind in der Mitte des Halbleiterkörpers<B>1</B> an der vordern bzw. hintern Stirnseite angebracht, beispielsweise an gelötet, und führen zu einem nicht mit dargestellten Mess-, Steuer-, Regel- oder dergleichen -gerät.
Der hintere Zuleitungsdraht<B>6</B> ist unmittelbar, jedoch iso liert in Richtung auf den vordern Zuleitungsdraht<B>7</B> aus dem Luftspalt der nicht mit dargestellten Magnet feldanordnung heraus- und alsdann mit dem vor- dern Zuleitun-sdraht verdrillt weitergeführt. Um eine Induktionswirkunc, durch den Fluss- bzw. Streufluss der Magnetfeldanordnung zu verhindern, können die beiden Zuleitungsdrähte anstatt verdrillt zu sein auch in Richtung des Flusses übereinanderliegend angeord net sein.
Es wird bevorzugt,. den Zuleitungsdraht<B>6</B> auf dem kürzesten Weg, das heisst unmittelbar auf dem Halbleiterkörper<B>1</B> aufliegend, gegen die andere Hall-Elektrode zu führen. Dadurch wird eine beson ders flache Bauform für eine Unterbringung in einem engen Luftspalt, und zugleich eine feste Lage des Zuleitungsdrahtes ermöglicht. Sind die Zuleitungs drähte lackiert, so kann im allgemeinen auf eine be sondere Isolation gegenüber dem Halbleiterkörper verzichtet werden. In Sonderfällen dagegen, vor allem wenn der Halbleiterkörper beweglich oder her ausnehmbar im Luftspalt der Magnetfeldanordnung angeordnet ist, kann eine Isolationszwischenlage, bei spielsweise in Form einer dünnen Isolierfolie, verwen det werden.
Besonders vorteilhaft ist in allen Fällen die Einbettung zumindest des mittleren Teils des Halbleiterkörpers und der zu den Hall-Elektroden führenden Anschlussleitungen in eine isolierende Masse, welche gleichzeitig auch den mechanischen Halt der Anschlussleitungen und einen Schutz des im <B>g</B> allgemeinen gegen mechanische Beanspruchung emp findlichen Halbleiterkörpers gewährleistet.
Die im vorstehenden für die Anordnung der Hall- Elektroden beschriebenen Massnahmen zur Vermei dung einer induktiven Komponente können auch für die Stromelektroden, das heisst in bezug auf den Steuerstromkreis des Halbleiterkörpers, angewendet werden. Dies wird jedoch nur dann erforderlich sein, wenn in dem an die Stromelektroden angeschlossenen Stromkreis Steuerströme vorhanden sind, die sich nicht ausreichend von den induzierten Fremdkompo nenten unterscheiden.