鉴于制造工艺方面的诸多挑战以及实际使用环境中所遭遇的各种不利因素,霍尔元件特有的主要误差体现在零位误差与温度误差之上。
1、零位误差
(1)不等位电势 这是霍尔零位误差最为突出的表现形式。其产生的原因主要包括:
① 霍尔电极的安装位置未遵循对称原则或未能处于同一等电位面;
② 半导体材料质量参差不齐导致电阻率分布不均或几何尺寸存在差异;
③ 激励电极接触情况不良引发激励电流分布不均等问题。
(2)寄生直流电动势 造成上述现象的原因还包括:
① 激励电极与霍尔电极之间的接触状况欠佳,形成非欧姆接触,从而影响整流性能;
② 两个霍尔电极体积大小不匀称,导致两电极间的热容量存在差异,散热状态不平衡,进一步产生了极向温差电势。该类寄生直流电势通常在1mV以下,成为霍尔片温漂现象的罪魁祸首之一。
(3)感应零电动势 对于在交流或脉冲磁场条件下运作的霍尔元件来说,即使在未施加强制电流的情况下,霍尔端仍可能出现输出信号,而这种输出即是所谓的感应零电动势。其产生原因主要源于霍尔电极引线布局不够合理。
(4)自激场零电动势 当霍尔元件已施加控制电流后,该电流会产生磁场,即自激场。这类现象的成因多为控制电流引线弯折不当所致。
2、温度误差及其补偿
霍尔元件正是应用半导体材料制备而成,故其众多参数皆呈现出较高的温度系数。随着外界温度的起伏波动,霍尔元件内部的载流子浓度、迁移率、电阻率以及霍尔系数都会受到相应的影响,进而导致输入电阻、输出电阻、敏感度等关键指标改变,最终为测量结果带来显著误差。
为了尽可能降低霍尔元件所产生的温度误差,除了选择温度系数更低的元器件并实施恒温操作之外,以下几种温度补偿策略亦值得采纳:
⑴ 采用恒定电流电源供电;
⑵ 筛选适宜的负载电阻RL;
⑶ 引入热敏元件。