霍尔元件测量误差及补偿方法

霍尔元件在实际应用中，存在多种因素影响其测量精度。造成测量误差的主要因素有两类：一类是半导体固有特性，另一类是半导体制造工艺的缺陷。其表现为零位误差和温度引起的误差。

1）零位误差及其补偿

造成零位误差（不等位电势）的主要原因是制造霍尔元件的工艺问题。如图7.8（a）所示，由于在工艺上没有保证霍尔元件两侧的霍尔电势电极焊接在同一等位面上，当控制电流I流过时，即使未加外磁场，A、B两电极此时仍存在电位差，此电位差就称为不等位电势U0。

图7.8　霍尔元件的不等位电势及其等效电路

根据霍尔元件的工作原理，可将其等效为一个四臂电桥，如图7.8（b）所示。如果两个霍尔电势电极A、B处在同一等位面上，R1＝R2＝R3＝R4，桥路处于平衡状态，不等位电势U0＝0；如果两个霍尔电势电极不在同一等位面上，电桥不平衡，不等位电势U0≠0，存在零位误差。(https://www.xing528.com)

为减小或消除不等位电势，可采用电桥原理补偿，即根据A、B两点电位高低，判断应在某一桥臂上并联一个电阻，使电桥平衡，从而就消除了零位误差。图7.9所示是几种常用的补偿方法，为消除不等位电势，可在阻值较大的桥臂上并联电阻，如图7.9（a）所示，或在两个桥臂上同时并联电阻，如图7.9（b）、（c）所示，显然，图（c）的方案调整比较方便。

图7.9　不等位电势补偿电路原理图

2）温度误差及其补偿

由于半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度都会随温度变化而变化，因此，霍尔元件的内阻、霍尔电势等也随温度变化而变化。这种变化随不同半导体材料有所不同，而且温度高到一定程度，产生的变化相当大。温度误差是霍尔元件测量中不可忽视的误差，可采用对输入或输出回路并联电阻的方式进行补偿。