[发明专利]霍尔传感器及其温度分布造成的偏移的补偿方法

说明书

本发明题为霍尔传感器及其温度分布造成的偏移的补偿方法。在硅衬底上霍尔元件及霍尔元件的驱动电路之中成为发热源的元件靠近配置的霍尔传感器中，根据靠近霍尔元件的周围而配置的温度传感器的信号以向量方式选择由所述霍尔元件的旋转电流造成的2个方向的控制电流的方向，从而能够除去由发热源的发热造成的磁偏移。

技术领域

本发明涉及具备半导体霍尔元件及具备驱动半导体霍尔元件的电路的霍尔传感器。尤其涉及能够除去偏移电压（offset voltage）的霍尔传感器。

背景技术

首先对利用霍尔元件进行的磁场的检测原理进行说明。若对流过物质中的电流施加垂直的磁场，则在对该电流和磁场两者垂直的方向产生电场（霍尔电压）。由该霍尔电压的大小求出磁场的强度就是利用霍尔元件进行的磁检测的原理。

图3是用于说明理想的霍尔效应的原理的图。当考虑理想的霍尔元件时，若设霍尔元件磁敏部（磁気感受部）1的宽度W、长度L、电子迁移率μ、用于使电流流动的电源2的施加电压Vdd、施加磁场为B，则从电压计3输出的霍尔电压VH能够表示为

VH＝μB(W/L)Vdd。与施加磁场B成比例的系数成为磁灵敏度，因此该霍尔元件的磁灵敏度Kh表示为

Kh＝μ(W/L)Vdd。

另一方面，实际的霍尔元件中未施加磁场时，也产生输出电压。将该磁场0时输出的电压称为偏移电压。产生偏移电压的原因被认为是从外部施加到元件的机械应力或制造过程中的对准偏差等的元件内部的电位分布的不均衡造成的。在实际的应用中需要以能够将偏移电压视为0的方式进行补偿。

一般偏移电压的补偿是按照以下的方法进行的。

图4是示出根据旋转电流（spinning current）进行的偏移消除电路的原理的电路图。霍尔元件10为对称的形状，为了使控制电流流过1对输入端子，并从另1对输出端子得到输出电压，具有4个端子T1、T2、T3、T4。在霍尔元件的一方的一对端子T1、T2成为控制电流输入端子的情况下，另一方的一对端子T3、T4成为霍尔电压输出端子。此时，若对输入端子施加电压Vin，则在输出端子产生输出电压Vh＋Vos。在此Vh表示与霍尔元件产生的磁场成比例的霍尔电压，Vos表示偏移电压。接着，将T3、T4作为控制电流输入端子，将T1、T2作为霍尔电压输出端子，若对T3、T4间施加输入电压Vin，则在输出端子产生电压－Vh＋Vos。S1～S4是传感器端子切换单元，通过切换信号发生器11来选择N1或者N2的端子。

通过将电流流过以上2个方向时的输出电压相减，消除偏移电压Vos，能得到与磁场成比例的输出电压2Vh（例如，参照专利文献1）。

然而，由该偏移消除电路不能完全消除偏移电压。以下说明该理由。

由图5所示的等效电路表示霍尔元件。即，霍尔元件可以表示为将4个端子用4个电阻R1、R2、R3、R4连接的电桥电路。利用该模型说明如上所述通过将电流流过2个方向时的输出电压相减来消除偏移电压的情形。

若对霍尔元件的一方的一对端子T1、T2施加电压Vin，则在另一方的一对端子T3、T4间输出霍尔电压

Vouta＝(R2*R4－R1*R3)/(R1＋R4)/(R2＋R3)*Vin。另一方面，若对端子T3、T4施加电压Vin，则在T1、T2输出霍尔电压

Voutb＝(R1*R3－R2*R4)/(R3＋R4)/(R1＋R2)*Vin。

因此取2个方向的输出电压之差，则成为