General Information

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1.ホール素子の動作原理と駆動方式／BASIC PRINCIPLES
動作原理
Basic Principles
ホール素子は、
ホール効果を利用した磁電変換素子です。ホール効果を
The Hall element is a magneto-electric
transducer which utilizes the Hall effect. In
the illustration below, the control current Ic
flows through terminals 1 and 3 in an
appropriate semiconducting material of
thickness d. Upon application of a magnetic
field with magnetic flux density B
perpendicular to the wafer, the potential
difference VH develops between terminals 2
and 4.
This VH, termed the Hall output voltage, is
expressed as:
下図により説明しますと、
適当な半導体で作られた厚さdの受感部に端子1、
2、
3、
4を取り付け、
入力制御電流Icを端子1、
3に流し、
外部から磁束密度B
の磁界を受感部面に垂直に作用させると、出力端子2、4間に電位差V H が
発生します。このVHをホール出力電圧と呼び、
その大きさは次の式で表わす
ことができます。
RH
・Ic・B (RH：ホール係数)
d
VH＝
このようにホール素子では、制御電流Icおよび外部磁束密度Bの積に比例
した出力電圧VHが得られます。
VH＝
Thus, the Hall element generates the output
voltage VH proportionate to the product of the
control current Ic and the magnetic flux
density B.
磁界(磁束密度 B)
4
+
L
VH
w
3
_
RH
・Ic・B (RH:Hall coefficient)
d
1
Magnetic flux (density B)
d
4
+
2
L
VH
_
入力端子 : 1、3
出力端子 : 2、4
lc : 制御電流
w
3
1
d
2
Ic : control current
Input Terminals : 1,3
Output Terminals : 2,4
駆動方式
Methods of Driving Hall Elements ホール素子の駆動方式には、
定電流駆動と定電圧駆動の2種類があります。
There are two kinds of drive methods
①定電流駆動の場合
ホール素子を定電流駆動した場合には
RH
VH＝
・Ic・B で表わされます。
d
ここでR Hは、
ホール係数です。出力電圧V H の温度特性はR H の温度係数に
依存します。
①Constant current drive
The Hall output voltage at constant current
drive is expressed as follows:
RH
・Ic・B
d
RH means Hall coefficient. The temperature
dependence of VH is in proportion to the
temperature dependence of RH, which is
expressed as:
VH＝
(m3/c)
×104
10
9
e＝電子の電荷
n＝キャリアー濃度
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
RH＝ e・n
e:electron charge
n:carrier density
8
7
6
5
4
3
2
1
0
−40 −20
0
20
40
50
80
100
Ambient Temperature (℃)
−40 −20
0
50
40
20
周囲温度 (℃)
80
100
InSb 蒸着膜のホール係数の温度依存性
2
Hall coefficient RH
1
RH＝ e・n
ホ
ー
ル
係
数
H
R
(m3/c)
×104
10
9
120
The Temperature Dependence of the Hall
Coefficient of InSb Film.
120
②定電圧駆動の場合
ホール素子を定電圧駆動した場合には
W
VH＝μH
・Vin・B で表わされます。
L
μH の
ここでμHは、半導体の電子移動度です。出力電圧V H の温度特性は、
温度係数に依存しますので、
下図のように殆どμHと同じ温度特性となります。
出力電圧の温度特性が良いものを要求される場合は、
この駆動方式をお勧
め致します。
②Constant voltage drive
The Hall output voltage at constant voltage
drive is expressed as follows:
VH＝μH
W
・Vin・B
L
μH means the electron mobility of the
semiconductor. The temperature dependence of VH is similar to that of μH, which is
shown here for InSb film.
(cm2/V・sec)
×1000
30
Vin＝入力電圧
W＝受感部の幅
25
電
子 20
移
動 15
度
H
μ
10
Electron MobilityμH
(cm2/V・sec)
×1000
30
Vin＝input voltage
W＝sensing part width
25
20
15
10
5
L＝sensing part length
0
−40 −20
L＝受感部の長さ
0
25 40 50 60 80
Ambient Temperature ℃
100 110
The Temperature Dependence of the Electron
Mobility of InSb Film
5
0
−40 −20
0
25
40 50 60
周囲温度 (℃)
80
Constant voltage drive is recommended for
stable operation in wide temperature range.
100 110
InSb 蒸着膜の電子移動度の温度依存性
2.ホール素子の材料と素子特性／MATERIALS OF HALL ELEMENT
Materials of Hall element
電子移動度
μH（ cm2/Vs）
Electron mobility
2
μH（cm /Vs）
実際のホール素子出力電圧
VH（mV/ 3V 50mT）
Si
1,450
6
GaAs
8,000
40
InSb
75,000
250*
Si
1,450
6
GaAs
8,000
40
InSb
75,000
HGシリーズがあります。
250*
（
* mV/1V50mT）
（
* mV/1V50mT）
・旭化成電子のホール素子にはInSbホール素子HWシリーズとGaAsホール素子
Output Voltage of Hall element
VH（mV/ 3V50mT）
The Hall element is a magneto-electric
transducer which utilizes the Hall effect.
Line up:InSb Hall element(HW-series)
GaAs Hall element (HG-series)
VH -T
ホール出力電圧：VH [mV]
600
Ic = 5 [mA]
B =50 [mT ]
500
400
300
VH -T
600
400
300
200
100
100
0
–40
–20
0
20
40
周囲温度：Ta [℃]
60
80
Ic = 5 [mA]
B =50 [mT ]
500
200
0
Ic Const.
HW-101A
HG-106C
700
Output Voltage：VH [mV]
定電流駆動
HW-101A
HG-106C
700
–40
–20
0
20
40
60
Ambient Temp.：Ta [℃]
80
100 120
100 120
S/N ratio : InSb > GaAs > Si
Hall output voltage versus temperature: GaAs◎，InSb△
3

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