DE1148325B

DE1148325B - Strommessgeraet unter Ausnutzung des Halleffekts

Info

Publication number: DE1148325B
Application number: DES35066A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Friedrich Kuhrt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-08-31
Filing date: 1953-08-31
Publication date: 1963-05-09

Description

Strommeßgerät unter Ausnutzung des Halleffekts Zusatz zum Patent 973 121 Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Gerät zur Messung von Magnetfeldern, das auf der Änderung der elektrischen Eigenschaften beruht, die ein Meßkörper unter der Wirkung eines Magnetfeldes erfährt.
Wie bereits in der Beschreibung des Hauptpatentes ausgeführt ist, sind bereits Meßgeräte bekanntgeworden, bei denen der Meßkörper aus Wismut oder Germanium besteht. Solche Geräte sind auch schon für Strommessungen verwendet worden. Dabei wurde der an einem Meßkörper aus Germanium auftretende Halleffekt ausgenutzt.
Im Hauptpatent wird vorgeschlagen, für den Meßkörper eines Magnetfeldmeßgerätes eine halbleitende Verbindung mit einer Trägerbeweglichkeit (Beweglichkeit der Ladungsträger, nämlich der Elektronen und Defektelektronen) von 6000 cm2/Vs oder mehr zu verwenden. Als halbleitende Verbindungen kommen vor allem solche von der FormA"IBV, also halbleitende Verbindungen aus einem Element A der III. Gruppe und einem Element B der V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente, insbesondere Indiumantimonid und Indiumarsenid, in Frage.
Nach der Erfindung wird das Meßgerät nach dem Hauptpatent durch Ausnutzung des von einem strom-, vorzugsweise gleichstromdurchflossenen Leiter erzeugten Magnetfeldes zur Messung dieses Stromes nutzbar gemacht.
Das Meßgerät nach der Erfindung eignet sich vor allem als Ersatz der bekannten Gleichstromwandler die auf der Grundlage von durch Vormagnetisiemng steuerbaren Drosselspulen arbeiten. Diesen gegenüber ist jedoch das Meßgerät nach der Erfindung erheblich einfacher, und zwar sowohl hinsichtlich Aufwand als auch Anwendung und Handhabung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit 1 ist der magnetfeld abhängige Halbleiterkörper bezeichnet, der hier in einen einfachen Wechselstromkreis eingeschaltet ist. Der Halbleiterkörper liegt in Reihe mit einer Bandringdrosselspule 12, die einen Magnetkem aus hochpermeablem Material mit weitgehend rechteckförmiger Magnetisierungsschleife aufweist. Ein derartiges Material ist in Deutschland beispielsweise unter der Handelsbezeichnung »Permenorm 5000 Z« bekannt.
Die Bandringdrosselspule 12 läßt infolge ihrer rechteckförmigen Magnetisierungsschleife nur einen ganz bestimmten, von Netzspannungsschwankungen unabhängigen, allein durch die Breite der Magnetisierungsschleife bestimmten Magnetisierungsstrom zu. In dem Halbleiterkörper 1 fließt daher ein praktisch rechteckförmiger konstanter Strom. Durch den in der unmittelbaren Nähe des Halbleiterkörpers 1 befindlichen Stromleiter 2 wird ein starkes Magnetfeld in dem Halbleiterkörper 1 erzeugt. Die an den Anschlüssen 13 und 14 abgenommene Hallspannung Un wird für die Messung ausgenutzt.
Die Hallspannung ist proportional dem Produkt aus der Stärke des Magnetfeldes, das der Strom J= erzeugt, und dem Strom durch den Halbleiterkörper 1.
Da letzterer voraussetzungsgemäß konstant ist, ist also die Hallspannung nur proportional dem Feld des Leiters 2, d. h. also auch dessen Strom J=. Die Hallspannung wird in einem Transformator 6 herauftransformiert und über eine Gleichrichteranordnung 7, einen Kondensator8, einen Widerstand9 und die Klemmen 10 und 11 als gleichgerichtete Spannung einem nicht mit dargestellten Meßgerät zugeführt.
Die dargestellte Schaltung ist nur als Anhalt zu werten. Es sind darüber hinaus im Rahmen der Erfindung noch weitere Schaltungen zur Messung von Gleichströmen oder auch von Wechselströmen möglich. Hierzu wird auch auf die im Hauptpatent angegebenen Variationsmöglichkeiten verwiesen. Vorteilhafte Anwendungsgebiete des Meßgerätes nach der Erfindung sind beispielsweise großtechnische Galvanisierungs- und Elektrolyse anlagen. Das Meßgerät nach der Erfindung kann ferner in Verbindung mit von ihm gesteuerten Relais oder Schützen zur Strombegrenzung, insbesondere zur Verhinderung von Tarifüberschreitungen und zur Verhinderung von Betriebsgefährdungen, so z. 3. zum Schutze von Maschinen, vor allem beim Anfahren von großen Gleichstrommaschinen, verwendet werden. Auch für die Regeltechnik bestehen vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten.
PATENTANSPRCHE: 1. Elektrisches Meßgerät, das auf der Erfassung der Hallspannung beruht, die an einem stromdurchflossenen Halbleiterkörper unter der Wirkung eines Magnetfeldes auftritt, wobei als Halbleiterkörper eine der halbleitenden Verbindungen InSb, InAs, GaAs, InP oder GaSb vom TypAI'IBV mit einer Trägerbeweglichkeit von mindestens 6000 cm2/Vs -vorgesehen ist, nach Patent 973 121, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Ausnutzung des von einem strom-, vorzugsweise gleichstromdurchflossenen Leiter erzeugten Magnetfeldes zur Messung dieses Stromes nutzbar gemacht ist.

Claims

2. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 1 zur Gleichstrommessung, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper von Wechselstrom durchflossen ist.

3. Elektrisches Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Halbleiterkörper durchfließende Wechselstrom begrenzt ist, vorzugsweise mit Hilfe einer mit dem Halbleiterkörper in Reihe liegenden Bandringdrosselspule mit einem Kern aus hochpermeablem Stoff mit rechteckiger Magnetisierungsschleife.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 198449; britische Patentschrift Nr. 687 130; »Zeitschrift für Naturforschung«, 1952, H. 11, S.744 bis 749.