DE1465762A1

DE1465762A1 - Improved Hall Generators and Methods for Making Them

Info

Publication number: DE1465762A1
Application number: DE19631465762
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Kimura; Hiroshi Kodera; Takeshi Takagi; Shoji Tauchi; Masami Tomono; Hiroshi Ueda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1962-09-06
Filing date: 1963-09-05
Publication date: 1969-12-11
Also published as: DE1465762B2

Description

Verbesserte Hall-Generatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf sogenannte Hall-Generatoren und sie betrifft insbesondere ein neues Verfahren zur Behandlung üblicher Hall-Generatoren mittels eines Elektronenstrahles, wodurch Hall-Generatoren hergestellt Werden, die beliebig .einstellbare Hall-Spannungen aufweisen.Improved Hall Generators and Processes for Making Them The The invention relates to, and particularly relates to, so-called Hall generators a new method for treating common Hall generators using an electron beam, as a result of which Hall generators are produced which have any adjustable Hall voltages exhibit.

Im allgemeinen kann die Hall-Spannung VH durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: wobei: f der Formfaktor, R der Hallkoeffizient, Ii die magnetische Feldstärke, . I der Steuerstrom und .t die Dicke der Probe darstellt. Aus obiger Gleichung ergibt sich, daß für den Fall eines konstanten magnetischen Feldes und elektrischen Stromes eine Abnahme der Dicke des Prüflings einen Anstieg der Hall-Spannung VH des Hall-Generators nach sich zieht. Wenn jedoch der Prüfling dünn ausgebildet ist, so wird der Bingangsiiderstand (der Widerstand zwischen den Stromzuführungen eines Hall-Generators) ansteigen. Wenn nun aber die Quellenspannung erhöht wird, so ist dies mit einer gleichmeitigen Erwärmung des Prüflings verbunden, wodurch sich der Eingangswiderstand ändert, so daß ein stabiler Betrieb des Hall-Generators kaum zu erreichen ist. Es hat sich gezeigt, daB zum Zweck einer Erhöhung der Hall-Spannung VH die Rrniedrgung der Verunreinigungskonzentration des Hall-Elementes ein geeignetes Mittel darstellt, wobei der Grund dafür darin zu sehen ist, daß bei niedriger Verunreinigungskonzentration der Hall-Koeffizient des Hall-Elementes hoch ist. Wesentliches Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Hall-Generatoren mit der wünschenswert hohen Stabilität.In general, the Hall voltage VH can be expressed by the following equation: where: f is the form factor, R is the Hall coefficient, Ii is the magnetic field strength,. I is the control current and .t is the thickness of the sample. From the above equation it follows that in the case of a constant magnetic field and electric current, a decrease in the thickness of the test object results in an increase in the Hall voltage VH of the Hall generator. However, if the DUT is made thin, the input resistance (the resistance between the power supply lines of a Hall generator) will increase. If, however, the source voltage is increased, this is associated with a uniform heating of the test object, as a result of which the input resistance changes, so that stable operation of the Hall generator can hardly be achieved. It has been found that, for the purpose of increasing the Hall voltage VH, the reduction in the impurity concentration of the Hall element is a suitable means, the reason for this being that the Hall coefficient of the Hall element is high when the impurity concentration is low is. The main aim of the invention is to create Hall generators with the desired high stability.

Insbesondere ist Ziel der Erfindung ein Hall-Generator mit wunschgemäß einstellbaren Hall-Spannungen.In particular, the aim of the invention is a Hall generator as desired adjustable Hall voltages.

Ein weiteres besonderes Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von Hall-Generatoren, bei denen die Widerstandsverteilung in bestimmten Bereichen zwischen ihren Spannungs- bar zuführungen verä;nderj ist. Weiterhin ist Ziel der Erfindung ein der mit niedriger/Spannung betrieben werden kann. Ferner ist Ziel der Erfindung ein Verfahren zum Behandeln von Hall-Generatoreinheiten, mit dessen Hilfe Hall-Generatoren geschaffen werden, welche die oben angegebenen Eigenschaften aufweisen. Diese Ziele werden nach der Erfindung einerseits durch ein Verfahren zum Behandeln von Hall-Generatoren erreicht, die durch ein übliches Verfahren hergestellt sind: Dieses Behandlungsverfahren nach der Erfindung besteht in wesentliden darin, mit Hilfe, eines Elektronenstrahles oder eines Lichtstrahles einen Bereich zwischen den Spannungszuführungen des Hall-Generators, der mit Hilfe irgendeines bekannten Verfahrens hergestellt worden ist, zu erwärmen, so daB in diesem Bereich eine thermische Umwandlung oder Diffusion einer gewünschten Verunreinigung auftritt, wodurch die Widerstandsverteilung innerhalb dieses Bereiches geändert und damit die Hall-Spannung einstellbar wird. Another particular aim of the invention is the production of Hall generators in which the resistance distribution in certain areas between their voltage bar feedings are changed. Another object of the invention is one that can be operated with low / voltage. A further aim of the invention is a method for treating Hall generator units, with the aid of which Hall generators are created which have the properties specified above. These goals are achieved according to the invention on the one hand by a method for treating Hall generators which are produced by a conventional method: This treatment method according to the invention essentially consists in using an electron beam or a light beam to create an area between the voltage leads of the Hall generator, which has been manufactured with the aid of any known method, to heat, so that a thermal conversion or diffusion of a desired impurity occurs in this area, as a result of which the resistance distribution within this area is changed and the Hall voltage can thus be adjusted.

Dadurch, daß ein gewünschter Bereich zwischen den Spannungszuführungen des Hall-Generators, der aus einem Material sehr niedrigen Widerstandes hergestellt ist, einer Einstrahlung oder Bombardierung durch einen Strahl energiereicher Teilchen ausgesetzt und damit dieser Bereich erhitzt wird, so daß ein Bereich hohen Widerstandes entsteht, ist es darüber hinaus möglich, einen Hall-Generator zu schaffen, der mit niedriger Spannung betrieben werden kann.. Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen. Auf der Zeichnung sind Ausührungsformen der Erfindung - wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind - beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 und 2 schematische Skizzen von mit Hilfe üblicher Verfahren hergestellter Hall-Generatoren, und Fig. 3 eine schematische Skizze eines Hall-Generators, der gemäß der Erfindung hergestellt ist. sind Auf den Fig. 1 und 2/n-leitende Germanium-Hall-Gene- ratoren 1 dargestellt, deren jeder einen spezifischen Widerstand von 0,1 Ohm cm aufweist (entsprechend einer Trägerdichte von 2 x 1016 cm 3). Zwei Teile jedes Elementes sind mit einer Plattierung versehen und Stromzuführungen 3 entsprechend darauf aufgelötet, so daß Ohmtsche Kontakte auf den plattierten Teilen entstehen. Außerdem sind Spannungszuführungen 6 angebracht. Im Fall von Fig: l sind die mit den Spannungszuführungen versehenen Telle mit Plattierungen 4 versehen und die Spannungszuführungen 6 darauf aufgelötet, .wohingegen im Fall von Fig. 2 die Zuführungsdrähte 6 mit Hilfe von Spannungsklemmen 5 befestigt sind.The fact that a desired area between the voltage leads of the Hall generator, which is made of a material of very low resistance, is exposed to radiation or bombardment by a beam of high-energy particles and this area is heated so that an area of high resistance is created It is also possible to create a Hall generator which can be operated with low voltage. Further features, advantages and details of the invention emerge from the description, the drawing and the claims. In the drawing, embodiments of the invention - where the same parts are provided with the same reference numerals - are shown for example, namely show: FIGS. 1 and 2 schematic sketches of Hall generators produced with the aid of conventional methods, and FIG. 3 a schematic sketch of a Hall Generator made according to the invention. are On Figs. 1 and 2 / n-conducting germanium Hall genes Rators 1 shown, each of which has a specific resistance of 0.1 ohm cm (corresponding to a carrier density of 2 x 1016 cm 3). Two parts of each element are provided with a plating and power supply lines 3 are soldered accordingly so that ohmic contacts are formed on the plated parts. In addition, voltage supply lines 6 are attached. In the case of FIG. 1, the areas provided with the voltage leads are provided with claddings 4 and the voltage leads 6 are soldered onto them, whereas in the case of FIG.

Der Hall-Koeffizient RH eines auf diese Weise hergestellten Hall-Generators weist den folgenden Wert auf: Wenn ein Hall-Generator obigen Aufbaus mit einer Länge von 10 mm, einer Breite von i mm und einer Dicke von 0,2 mm in ein Magnetfeld von 1000 Gauss Stärke eingebracht und ein Strom von 10 Milliampere durch die Stromzuführungen des Hall-Generators hindurchgeschickt wird, so tritt eine Hall-Spannung VH von 1,5 Millivolt auf. Da der Widerstand R zwischen den Stromzuführungen 50` Onun beträgt, ist in diesem Fall die Quellenspannung 0,5 Volt: Bei einem Hall-G,-iiE:ratoz# im oben beschriebenen 2u- :; w Lr,d nun nach der Erfindung ein Mitte (bere i:;i zwischet, Spannatig >zuf'iiklnin,.r: In e irr .#r@ i3reite von 0,2 mri c,ler . t)'= Elektronenkonzentration von 1014 CM -3 entsteht, wie in Fig. 3 angedeutet. Daraus ergibt sich bei Berücksichtigung des Faktors eine Hall-Spannung von 30 Millivolt. Da der Widerstandswert R zwischen den Stromzuführungen zu 200 Ohm wird, sinkt die Quellenspannung auf 2,0 Volt. Es ist festzustellen, daß bei Erhöhung der Quellenspannung des Hall-Generators um das höchstens Vierfache die Hallspannung VH um das Zwanzigfache ansteigt.The Hall coefficient RH of a Hall generator manufactured in this way has the following value: When a Hall generator of the above structure with a length of 10 mm, a width of 1 mm and a thickness of 0.2 mm is placed in a magnetic field of 1000 Gauss and a current of 10 milliamperes is passed through the power supply lines of the Hall generator , a Hall voltage VH of 1.5 millivolts occurs. Since the resistance R between the power supply lines is 50` Onun, the source voltage in this case is 0.5 volts: With a Hall-G, -iiE: ratoz # in the above-described 2u- :; w Lr, d now, according to the invention, a middle (bere i:; i between, Tentatious>Zuf'iiklnin, .r: In e irr. # R @ i3reite of 0.2 mri c, ler. t) '= An electron concentration of 1014 CM -3 arises, as indicated in FIG. 3. Taking this factor into account, this results in a Hall voltage of 30 millivolts. Since the resistance value R between the power leads becomes 200 ohms, the source voltage drops to 2.0 volts. It should be noted that if the source voltage of the Hall generator is increased by at most four times, the Hall voltage VH rises by twenty times.

Wie sich aus dem obigen ergibt, kann die Stabilität eines Hall-Generators durh das Erfindungsverfahren wesentlich gesteigert werden.As can be seen from the above, the stability of a Hall generator by significantly increasing the invention process.

Selbstverständlich betrifft die obige Beschreibung nur eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei wahlreiche Abwandlungen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.Of course, the above description only relates to a preferred one Embodiment of the invention, with optional modifications being possible, without to leave the scope of the invention.

Claims

"patent claims 1. Hall generator, characterized by an area (@) between its voltage supplies with changed specific resistance distribution. 2. Method for treating Hall generators, since characterized in that a range between the voltage supplies of the Hall generator to a heating energy beam, for example an ßlektranenstrahl or a Beam of light, is exposed, which makes you see this area Heated and a thermal conversion as well as a change tion of the specific resistance distribution occurs. 3. Method for handling Hal @ l generators, since characterized by the fact that a range between the voltage supplies of the Hall generator to a heating energy " beam, for example a tin electron beam or a Light beam, is exposed, so that this area in a State is shifted between the heated state and heated and partially molten state, and that a suitable amount of impurities in this area is diffused in .. Process for the production of Hall 4 generators that can be operated with low voltage, thereby geokennteiahnet

that a suitable area between the voltage leads of a Hall generator, which is made of a material with substantially low resistance, is exposed to a heating energy beam, so that this area is heated and consequently receives a high resistance value.