JP4483760B2 - Current sensor - Google Patents
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Description
この発明は、例えば自動車のブレーキ等の電源系を検出対象として、この検出対象と協働して、すなわち検出対象とする電流線を含んで同電流線に流れる電流を検出する電流センサに関し、特に磁気検出素子(磁電変換素子)による磁気検出のもとに、該電流線に流れる電流(詳しくはその電流量や方向等)を検出する電流センサに関する。 The present invention relates to a current sensor that detects a current flowing in a current line including a current line to be detected in cooperation with the detection target, that is, a power source system such as an automobile brake, for example. the original magnetic detection by the magnetic sensing element (magnetoelectric conversion element), a current flowing through the current line (details amount of current, direction, etc.) related to a current sensor for detecting a.
従来、この種の電流センサとしては、ホール素子や磁気抵抗素子を用いた電流センサがよく知られている。はじめに、ホール素子を用いた電流センサによる電流検出の原理について説明する。 Conventionally, as this type of current sensor, a current sensor using a Hall element or a magnetoresistive element is well known. First, the principle of current detection by a current sensor using a Hall element will be described.
周知のように、ホール素子に磁気(磁束)が付与されるとき、このホール素子には、付与される磁気の強度に比例するホール電圧が発生する。一方、電流線(電流路)に電流が流れるとき、この電流線の周辺には流れる電流の大きさ(電流量)に比例する磁気(磁界)が発生する。一般に、ホール素子を用いた電流センサでは、このような現象のもと、電流線に流れる電流とこの電流に起因して発生する磁気との比例関係、並びにホール素子に付与される磁気とこの磁気に伴って発生するホール電圧との比例関係を各々利用して、検出対象とする上記電流線に流れる電流(詳しくはその電流量や方向等)を検出するようにしている。すなわち、このような電流センサでは、被検出電流線に流れる電流に起因して発生する磁気を上記ホール電圧として検出することによって、この検出される磁気から同被検出電流線に流れる電流の検出を行っている。 As is well known, when magnetism (magnetic flux) is applied to the Hall element, a Hall voltage proportional to the strength of the applied magnetism is generated in the Hall element. On the other hand, when a current flows through a current line (current path), magnetism (magnetic field) proportional to the magnitude (current amount) of the flowing current is generated around the current line. In general, in a current sensor using a Hall element, under such a phenomenon, the proportional relationship between the current flowing in the current line and the magnetism generated due to this current, and the magnetism applied to the Hall element and this magnetism The current flowing through the current line to be detected (specifically, the amount and direction of the current) is detected by utilizing the proportional relationship with the Hall voltage generated along with the current. That is, in such a current sensor, by detecting the magnetism generated due to the current flowing through the detected current line as the Hall voltage, the current flowing from the detected magnetism to the detected current line can be detected. Is going.
しかしながら、このような電流検出を行う場合には、ホール素子に付与される磁気の強度が小さい領域で、上記ホール素子に付与される磁気とこの磁気に伴って発生するホール電圧との比例関係が維持され難くなる。しかも、この領域においては、電流線に流れる電流に起因して発生する磁気の強度がそもそも小さいため、上述した原理のみでは、感度よく電流を検出すること自体が難しい。そこで、このような電流センサでは通常、例えば特許文献1あるいは特許文献2に記載されるセンサのように、被検出電流線に流れる電流に起因して発生する磁気を集磁するコアを設けるなどして、磁気検出素子としてのホール素子に付与される磁気の強度を増大させている。以下、図12を参照して、こうした集磁用のコアを備える電流センサの概要について説明する。
However, when performing such current detection, there is a proportional relationship between the magnetism applied to the Hall element and the Hall voltage generated by the magnetism in a region where the intensity of magnetism applied to the Hall element is small. It becomes difficult to maintain. In addition, in this region, since the intensity of the magnetism generated due to the current flowing through the current line is small in the first place, it is difficult to detect the current with high sensitivity only by the principle described above. Therefore, such a current sensor is usually provided with a core that collects the magnetism generated due to the current flowing through the detected current line, as in the sensor described in
同図12に示されるように、この電流センサは、基本的には、被検出電流線2に流れる電流Ifに起因して発生する磁気を集磁するための磁性体からなるコア4とホール素子(厳密にいえば、横型ホール素子の集積化されたホールIC)1とを有して構成されている。このうち、磁性体からなるコア4は、略C字状に形成され、その中央の空間に被検出電流線2を囲繞している。一方、ホール素子1は、同コア4の対向する端面間に形成されるギャップ(空間)の中に配設されている。そして、これら被検出電流線2およびコア4およびホール素子1がこのような位置関係にあることにより、このセンサにおいては、上記被検出電流線2に流れる電流Ifに起因して発生する磁気が、上記コア4によって、所要の強度に集磁、増幅され、これが、上記ホール素子1に作用するようになっている。
As shown in FIG. 12, this current sensor basically includes a core 4 and a Hall element made of a magnetic material for collecting magnetism generated due to a current If flowing in the
このように、このセンサにおいては、同ホール素子1に付与される磁気の強度が所要の強度に確保され、被検出電流線2に流れる電流Ifがたとえ小電流であっても、同電流Ifの量(大きさ)を適切に検出することができる。また、ホール素子1から出力される出力信号を増幅するために設けられた増幅回路3(演算増幅器)も、より感度の高い電流検出を積極的に可能にしている。
このように、図12に例示した上記従来の電流センサによっても、検出対象となる電流線に流れる電流を高感度で検出することはできる。しかし、この従来の電流センサでは、小電流を検出するために上述のコア4の配設が必須となり、センサユニット全体としての大型化、部品点数の増大が避けられないものとなっている。しかも、この磁性体からなるコア4から、ヒステリシスや磁気飽和といった磁性体特有の性質の影響を受けることにより、正確な電流検出を妨げられることにもなる。 As described above, even with the conventional current sensor illustrated in FIG. 12, the current flowing through the current line to be detected can be detected with high sensitivity. However, in this conventional current sensor, it is essential to dispose the above-described core 4 in order to detect a small current, and it is inevitable that the sensor unit as a whole is increased in size and the number of parts. Moreover, accurate current detection is hindered by the influence of the magnetic material-specific properties such as hysteresis and magnetic saturation from the core 4 made of this magnetic material.
また、このほかにも電流センサとしては、センサの感度を上げる(センサ出力を大きくする)べく、Si(シリコン)よりも移動度の大きい化合物半導体(例えばInAs等)からなるホール素子(横型ホール素子)を用いた電流センサなどが知られている。しかし、こうした電流センサにより電流検出を行おうとした場合は、ホール素子から出力される信号に対して所定の信号処理を施す回路(例えば図12中の増幅回路3等)を、ホール素子とは別のチップ(IC)として設ける必要がある。すなわち、このような化合物半導体からなるホール素子を用いた電流センサであっても、結局、部品点数の増大や組付けコストの上昇を招くものとなっている。
In addition to this, as a current sensor, in order to increase the sensitivity of the sensor (increase the sensor output), a Hall element (horizontal Hall element) made of a compound semiconductor (for example, InAs) having a higher mobility than Si (silicon). ) Is known. However, when current detection is to be performed by such a current sensor, a circuit (for example, the
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、簡素な構造を維持し、部品点数の増大を招くことなく、高感度の電流検出を可能とする電流センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a current sensor that can maintain a simple structure and can detect a current with high sensitivity without increasing the number of components. .
こうした目的を達成するため、請求項1、2に記載の発明では、複数の縦型ホール素子を有する半導体基板と該半導体基板に垂直に配設された電流線とを備え、該電流線に電流が流れることに起因して発せられる磁気を、前記複数の縦型ホール素子により検出することによって、該検出される磁気から前記電流線に流れる電流を検出する構造を備えた電流センサとして、前記半導体基板には、前記電流線を前記複数の縦型ホール素子による磁気検出位置へ導くとともに、該検出位置において前記電流線の振動を許容する空間が設けられてなり、前記半導体基板に配置された複数の縦型ホール素子の各出力を各別に検出し、該出力が最大となる縦型ホール素子を特定することによって前記電流線の振動方向、あるいは位置を検出する。 In order to achieve such an object, according to the first and second aspects of the present invention, a semiconductor substrate having a plurality of vertical Hall elements and a current line disposed perpendicularly to the semiconductor substrate are provided, and the current line has a current. The semiconductor as a current sensor having a structure for detecting current flowing from the detected magnetism to the current line by detecting the magnetism generated due to the flow of current by the plurality of vertical Hall elements The substrate is provided with a space for guiding the current line to a magnetic detection position by the plurality of vertical Hall elements and allowing the current line to vibrate at the detection position. Each vertical output of the vertical Hall element is detected separately, and the vertical Hall element having the maximum output is specified to detect the vibration direction or position of the current line.
近年、従来一般に採用されているホール素子、すなわち基板面(チップ表面)に垂直な方向の磁気を検出する横型ホール素子とは別に、基板面に平行な方向の磁気を検出する縦型ホール素子の研究、開発も進められている。発明者は、こうした縦型ホール素子を利用して、従来と全く異なる、しかも従来よりも簡素な構造の電流センサを考案した。この電流センサによれば、すなわち請求項1、2に記載の上記センサ構造によれば、複数の縦型ホール素子を有する半導体基板と該半導体基板に垂直に配設された電流線とを備えることにより、前述した集磁用の磁性体(コア)を用いることなく、同複数の縦型ホール素子の各出力を各別に検出し、該出力が最大となる縦型ホール素子を特定していくことによって前記電流線の振動方向、あるいは前記出力が最大となる縦型ホール素子を特定することによって前記電流線の位置が検出されることになる。すなわち、簡素な構造が維持されて、部品点数の増大を招くことなく、高感度な電流線の振動方向あるいは位置の検出が可能となる。
In recent years, vertical Hall elements that detect magnetism in a direction parallel to the substrate surface are separated from Hall elements that have been generally used in the past, that is, horizontal Hall elements that detect magnetism in a direction perpendicular to the substrate surface (chip surface). Research and development are also underway. The inventor has devised a current sensor having such a structure that is completely different from that of the prior art by using such a vertical Hall element. According to this current sensor, that is, according to the sensor structure described in
なお、ホール素子を同一基板上に複数(あるいは多数)配置する場合、一般的な横型ホール素子では、基板面に平行な方向に駆動電流を流して磁気を検出するため、基板上に大きな面積が必要になり、実用的ではない。この点、上記縦型ホール素子であれば、基板面に垂直な方向に駆動電流を流すため、これを同一基板上に複数配置する場合であれ、スペース的な制約は緩和され、簡素な構造を維持することが可能になる。しかも、上記基板に垂直に配設された検出対象(電流線)から発せられる磁気の方向は、同基板に平行な方向となるため、同一基板上に設けた全ての縦型ホール素子に、これ(磁気)を各別に検出させることが可能である。すなわち、検出対象(電流線)に流れる電流がたとえ小電流であっても、これら縦型ホール素子のうちでその出力が最大となる縦型ホール素子を特定することによって、磁気の強度の変化から電流線の振動方向あるいは位置を適切に検出することができるようになる。 When a plurality of (or many) Hall elements are arranged on the same substrate, a general horizontal Hall element detects a magnetism by flowing a drive current in a direction parallel to the substrate surface, so that a large area is formed on the substrate. Needed and not practical. In this respect, in the case of the above vertical Hall element, since a drive current flows in a direction perpendicular to the substrate surface, even when a plurality of them are arranged on the same substrate, the space restriction is eased and a simple structure is achieved. It becomes possible to maintain. In addition, since the direction of magnetism emitted from the detection target (current line) arranged perpendicular to the substrate is parallel to the substrate, all vertical Hall elements provided on the same substrate have this direction. It is possible to detect (magnetism) separately . That is, even the current flowing through the detection object (current line) is an example small current, depending on that the output of these vertical Hall element to identify the vertical Hall element having the maximum intensity of the magnetic The vibration direction or position of the current line can be appropriately detected from the change.
またこれらの場合、請求項3に記載の発明によるように、前記複数の縦型ホール素子を、前記磁気検出位置を中心にして、前記半導体基板上(同一基板上)に環状に配置することができる。
For Matako these, as by the invention of
具体的には、検出対象となる電流線に電流が流れると、該電流線から放射状に磁気が発せられる。そして、ここで発せられる磁気の強度(磁束密度)は、周知のように、発生源(ここでは電流線)からの距離の2乗に反比例する。したがって、請求項3に記載の上記構造のように、複数の縦型ホール素子を磁気検出位置を中心にして環状に配置した場合には、この磁気検出位置に電流線を配設することで、電流線に振動等がない場合、それら環状に配置された縦型ホール素子の全てにおいて、同等の強度の磁気が検出されることになる。
Specifically, when a current flows through a current line to be detected, magnetism is emitted radially from the current line. The strength (magnetic flux density) of the magnetism generated here is inversely proportional to the square of the distance from the source (here, the current line), as is well known. Therefore, when the plurality of vertical Hall elements are arranged in an annular shape around the magnetic detection position as in the above-described structure according to
あるいは、請求項4に記載の発明によるように、上記請求項3に記載の電流センサにおいて、前記半導体基板として、前記電流線を前記磁気検出位置へ導く切り込みが入ったものを採用し、前記環状に配置された複数の縦型ホール素子を、この切り込みを避けるかたちで前記半導体基板上に円状の軌跡を描くように配置することができる。
Alternatively, as by the invention of claim 4, in the current sensor according to the
また、この請求項4に記載の電流センサにおいて、前記電流線を前記磁気検出位置へ導く切り込みは、請求項5に記載の発明によるように、該磁気検出位置までの切り込みとすることが有効である。こうすることで、前記電流線を所定の検出位置へ正確に導くこともより容易となる。 Further, in the current sensor described in claim 4, the pre-SL current line electrically Ku cut into the magnetic position detection, such as by the invention of claim 5, it is cut to the magnetic detection position It is valid. In this way, it becomes easier accurately directing that the previous SL current line to a predetermined detection position.
またここで、前記電流線の振動を許容する空間が前記半導体基板の外縁に設けられる場合、前記環状に配置された複数の縦型ホール素子は、特に請求項6に記載の発明によるように、前記半導体基板の外縁近傍に半円状の軌跡を描くように配置することもできる。
しかもこの場合、前記電流線を挟むようにしてその左右に上記半導体基板を配設することで、同電流線を中心とした円(半円ではなく1つの円)状の軌跡を描くように上記縦型
ホール素子を配置することも可能である。
Also, here, when a space allowing the vibration of the current line is provided at the outer edge of the semiconductor substrate, the plurality of vertical Hall elements arranged in an annular shape, particularly according to the invention of claim 6, The semiconductor substrate may be arranged so as to draw a semicircular locus in the vicinity of the outer edge of the semiconductor substrate.
In addition, in this case, by arranging the semiconductor substrate on the left and right sides of the current line, the vertical type is drawn so as to draw a circle (one circle instead of a semicircle) around the current line.
It is also possible to arrange a Hall element.
また一方、請求項7に記載の発明によるように、請求項1または2に記載の電流センサにおいて、前記複数の縦型ホール素子を、前記磁気検出位置を中心にして、前記半導体基板上(同一基板上)に平行に連続するように配置することとすれば、当該電流センサを、前記電流線の位置を検出する位置センサなどとして用いて有益な構造となる。
On the other hand, according to the invention described in claim 7, in the current sensor according to
詳しくは、前述したように、磁気の強度(磁束密度)は、発生源(電流線)からの距離の2乗に反比例する。したがって、前記磁気検出位置を中心にして上記平行に連続するように配置された複数の縦型ホール素子は、電流線に最も近い縦型ホール素子の出力が最大となり、同電流線から遠ざかるほど、縦型ホール素子の出力は小さくなる。そこで、請求項7に記載の上記センサによれば、これら縦型ホール素子の配設方向(平行に連続する方向)に電流線が移動(位置変化)したときに、その移動(振動や傾き等)を、ひいては電流線の振動方向や位置を、該電流線の位置変化に対応した各縦型ホール素子の出力変化に基づいて、精度よく検出することができるようになる。 Specifically, as described above, the magnetic strength (magnetic flux density) is inversely proportional to the square of the distance from the generation source (current line). Therefore, a plurality of vertical Hall elements arranged such that the parallel continuous around the said magnetic position detection, the output of the closest vertical Hall element to the current line becomes the maximum, as the distance from the current line, The output of the vertical Hall element is small. Therefore, according to the sensor of claim 7, when the current line is moved (position change) in the arrangement direction of these vertical Hall element (direction successive parallel), the movement (vibration and inclination, etc. ) and Hiite the vibration direction and position of the current line, based on an output change of each vertical Hall element that corresponds to the position change of the electric flow line, it is possible to accurately detect.
またあるいは、請求項8に記載の発明によるように、上記請求項7に記載の電流センサにおいて、前記半導体基板として、前記電流線を前記磁気検出位置へ導くような切り込みが入ったものを採用し、前記複数の縦型ホール素子を、該切り込みの両脇に、共に平行に連続するように配置することがより望ましい。
Or alternatively, as by the invention of
こうした構造によれば、上記切り込みにより導かれる前記磁気検出位置に電流線を配設することによって、上述したような、前記電流線の位置検出を容易に行うことができるようになる。しかもこの場合には、1つの半導体基板だけで、上記電流線の両脇に、共に平行に連続するような縦型ホール素子を配置することが可能になる。 According to this structure, by disposing the current line to the magnetic detection position more directed to the notch above as described above, so that the position detection before the SL current line can be easily performed. Moreover in this case, only a single semiconductor substrate, on both sides of the current line, it is possible to arrange the vertical Hall element as continuous parallel together.
またこの場合、請求項4、5、または8のいずれか一項に記載の発明において、請求項9に記載の電流センサによるように、前記切り込み自体を鉛直方向に設けるようにする。
通常、自動車やオートバイをはじめとする移動用の乗り物には、移動中、上下(鉛直方向)の振動が発生する。このため、移動用の乗り物に当該電流センサを搭載した場合には、同乗り物に搭載されている各種のボード(プリント回路板)について配線(電流線)の断線やコネクタ抜け(外れ)等が懸念されるようになる。そこで、上記電流センサを採用することとすれば、上記空間(切り込み)を通じて、前記電流線の上下(鉛直方向)の揺れ(電流線の位置)を検出することが可能になり、ひいては配線の断線やコネクタ抜け等を未然に防止することができるようになる。なお、センサの配設環境はこれに限定されることなく、移動用の乗り物以外の振動検出において上記電流センサを採用した場合にも、同様の効果もしくはそれに準じた効果は奏されるようになる。
さらに、同電流線の位置を検出する場合には、前記複数の縦型ホール素子を、その出力が各別に検出されるように構成することで、これら各別に検出される各縦型ホール素子の出力の変化に基づき、より容易且つ的確に、同電流線の位置を精度よく検出することが可能になる。
Also in this case, in the invention described in any one of
Usually, moving vehicles such as automobiles and motorcycles generate vertical (vertical) vibration during movement. For this reason, when the current sensor is mounted on a moving vehicle, there are concerns about disconnection of wiring (current lines) and disconnection (disconnection) of various boards (printed circuit boards) mounted on the vehicle. Will come to be. Therefore, if the current sensor is adopted, it becomes possible to detect the up / down (vertical direction) fluctuation (the position of the current line) of the current line through the space (cut), and thus the disconnection of the wiring. And connector disconnection can be prevented in advance. Note that the sensor installation environment is not limited to this, and when the current sensor is used for detecting vibrations other than the moving vehicle, the same effect or an equivalent effect can be obtained. .
Furthermore, when detecting the position of the same current line, the plurality of vertical Hall elements are configured such that their outputs are detected separately, so that each of the vertical Hall elements detected individually can be detected. Based on the change in output, it becomes possible to detect the position of the current line with high accuracy more easily and accurately.
さらに、請求項7に記載の電流センサに関して、請求項10に記載の発明によるように、前記空間は前記半導体基板の鉛直方向の外縁に設けられてなり、前記平行に連続するように配置された複数の縦型ホール素子を、前記半導体基板の外縁近傍に配置することがより望ましい。こうした構造によれば、上記半導体基板の横に電流線を配設することによって、上述したような、前記電流線の振動方向や位置の検出を容易に行うことができるようになる。しかもこの場合、電流線を挟むようにしてその左右に上記半導体基板を配設することで、同電流線の両脇に、共に平行に連続するような縦型ホール素子を配置することも可能である。
このようにしても上記電流センサを採用することにより、上記空間を通じて、前記電流線の上下(鉛直方向)の揺れ(電流線の位置)を検出することが可能になり、ひいては配線の断線やコネクタ抜け等を未然に防止することができるようになる。
さらに、前記複数の縦型ホール素子を、その出力が各別に検出されるように構成することで、上述したように、同電流線の位置を精度よく検出することも可能になる。
Further, with respect to a current sensor according to claim 7, such as by the invention of
By adopting the current sensor in this way as well, it becomes possible to detect the up and down (vertical direction) fluctuation (current line position) of the current line through the space. Omission etc. can be prevented beforehand.
Furthermore, by configuring the plurality of vertical Hall elements so that their outputs are detected separately, as described above, it is also possible to detect the position of the current line with high accuracy.
また、簡素な構造を維持する上では、上記請求項1〜10のいずれか一項に記載の電流センサは、請求項11に記載の発明によるように、前記半導体基板としてシリコンからなる基板を採用し、同基板に、前記複数の縦型ホール素子のほかに、該複数の縦型ホール素子から出力される信号に対して所定の信号処理を施す回路(例えば増幅回路、あるいはオフセットや温度特性を補正する補正回路等)も併せ集積化された構造とすることが有効である。こうした処理回路を別チップとして設けると、部品点数の増大や組付けコストの上昇を招くことは、前述したとおりである。すなわち、構造の簡素化が図る上では、前記複数の縦型ホール素子と共々、こうした処理回路も併せ同一のチップに集積化することが望ましい。
In order to maintain a simple structure, the current sensor according to any one of
(第1の比較例)
以下、図1および図2を参照して、この発明に係る電流センサを具体化した実施の形態の説明に先立ち第1の比較例について説明する。
(First comparative example )
A first comparative example will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 prior to description of an embodiment in which a current sensor according to the present invention is embodied.
図1は、この電流センサの概要(概略構造)を模式的に示す斜視図である。
同図1に示されるように、この電流センサは、基本的には、例えばシリコンからなる半導体基板10を備えて構成されている。そして、この半導体基板10の検出位置A(同基板10の中央)には、例えば自動車のブレーキ等の電源系に設けられた配線等からなる被検出電流線12が、同基板10に対して垂直に(直交するように)配設(固定)されている。また、半導体基板10上には、複数(ここでは7つ)の縦型ホール素子11が環状に、詳しくは上記電流線12を中心にして円状の軌跡を描くように配設されている。そして、検出対象とする電流線12を上記検出位置Aへ導くような切り込みCTが、該検出位置Aまでの切り込みとして、半導体基板10に対して設けられることによって、上記電流線12の高い組付け性が確保されている。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the outline (schematic structure) of this current sensor.
As shown in FIG. 1, this current sensor basically includes a
なお、上記複数(7つ)の縦型ホール素子11の各出力端子は、互いに電気的に直列に接続されている。また、便宜上図示については割愛しているものの、上記半導体基板10には、こうした縦型ホール素子11のほかにも、これら縦型ホール素子11から出力される信号に対して所定の信号処理を施す回路(例えば増幅回路、あるいはオフセットや温度特性を補正する補正回路等)がさらに集積化されている。
The output terminals of the plural (seven)
図2は、この電流センサに用いられる縦型ホール素子の一例について、その概略構造を模式的に示す図である。なお、この図2において、(a)は、このホール素子の平面図、(b)は(a)のL1−L1線に沿った断面図、(c)は(a)のL2−L2線に沿った断面図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic structure of an example of a vertical Hall element used in the current sensor. 2A is a plan view of the Hall element, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line L1-L1 in FIG. 2A, and FIG. 2C is a line L2-L2 in FIG. FIG.
同図2に示されるように、このホール素子は、例えばP型のシリコンからなる半導体層(P−sub)21と、この表面にN型の導電型不純物が導入されるかたちで形成された埋込層BLと、さらにこの上に、例えばエピタキシャル成長にて形成されたN型のシリコンからなる半導体領域22とを有して構成されている。なお、上記埋込層BLは、いわば下部電極として機能するものであり、その不純物濃度は上記半導体領域22よりも高い濃度に設定される。
As shown in FIG. 2, the Hall element includes a semiconductor layer (P-sub) 21 made of, for example, P-type silicon, and a buried layer formed by introducing N-type conductive impurities into the surface. The buried layer BL is further provided with a
また、上記半導体領域22には、当該ホール素子を他の素子と素子分離すべく、半導体層21に接続されるような例えばP型の拡散層(分離壁)24が形成されている。さらに、同領域22の表面にあってこの拡散層24にて囲まれる領域(活性領域)には、同表面の不純物濃度(N型)が選択的に高められるかたちでコンタクト領域(N+拡散層)23a〜23dが形成されている。そして、これら各領域に電極(配線)が設けられることによって、同領域23a〜23dと、端子SおよびGおよびV1およびV2とが、それぞれ電気的に接続されている。
Further, in the
また、上記拡散層24にて囲まれる領域(活性領域)は、P型の拡散層(分離壁)25のpn接合分離を通じて、この拡散層25を隔てた領域22aおよび22bに分割されている。そして、これら領域22aおよび22bは、基板内部においても電気的に区画されており、この区画された領域にあって上記コンタクト領域23cおよび23dにて挟まれる領域(図2中に一点鎖線にて示す領域)が、このホール素子における、いわゆる磁気検出部(ホールプレート)HPに相当する。すなわち、このホール素子は、ここ(磁気検出部)に印加される磁界に応じたホール電圧信号を出力する。
A region (active region) surrounded by the
また、こうしたホール素子を動作させる際には、まず、例えば上記端子Sから端子Gへ一定の駆動電流を流す。するとその電流は、基板表面に形成されたコンタクト領域23aから、上記磁気検出部HP、埋込層BLを通じて、コンタクト領域23bへ流れる。すなわちこの場合、上記磁気検出部HPには、基板表面(チップ面)に垂直な成分を主に含む電流が流れることになる。このため、この駆動電流を流した状態において、基板表面(チップ面)に平行な成分を含む磁界(例えば図2中に矢印Bで示される磁界)が当該ホール素子の磁気検出部HPに印加されると、ホール効果によって、上記端子V1と端子V2との間にその磁界に対応するホール電圧が発生する。したがって、それら端子(出力端子)V1およびV2を通じてその発生したホール電圧信号を検出することで、周知の関係式「VH=(RHIB/d)cosθ」(VH:ホール電圧、RH:ホール係数、I:駆動電流、B:磁束密度、d:磁気検出部の厚さ、θ:磁界の入射角度)に基づき検出対象とする磁界成分が、すなわち当該ホール素子に用いられる基板の表面(チップ面)に平行な磁界成分が求められることとなる。ちなみに、このホール素子では、図2(a)中に示す寸法dが上記関係式中の「d」に相当する。また、このホール素子において駆動電流を流す方向は任意であり、上記駆動電流の方向を反対にして磁界(磁気)の検出を行うこともできる。
When operating such a Hall element, first, for example, a constant drive current is supplied from the terminal S to the terminal G. Then, the current flows from the
次に、このセンサの動作について説明する。
すなわち、このような電流センサにおいて、検出対象とする電流線12に電流が流れると、これに起因して発せられる磁気が、上記複数(7つ)の縦型ホール素子11の全てに作用する。そして、こうして発生した磁気が、これら縦型ホール素子11により検出され、該検出される磁気から電流線12に流れる電流(詳しくはその電流量や方向等)が検出されることになる。
Next, the operation of this sensor will be described.
That is, in such a current sensor, when a current flows through the
また、このセンサにおいては、これら縦型ホール素子11の出力端子が電気的に直列に接続されていることで、これら縦型ホール素子11の各出力が加算され、検出信号の強度(大きさ)が実質的に高められることになる。さらに、この検出信号を増幅する回路として増幅回路(図示略)を設けたことによっても、当該センサの電流検出の感度は高められることになる。こうして、このセンサは、電流線12に流れる電流がたとえ小電流であっても、該電流(詳しくはその電流量や方向等)を適切に検出することができるようになっている。
Further, in this sensor, since the output terminals of these
以上説明したこの比較例に係る電流センサによれば、以下のような効果が得られるようになる。
(1)検出対象である電流線12に流れる電流を検出する電流センサとして、7つの縦型ホール素子11を有する半導体基板10を備え、該基板10に垂直に配設された電流線12に電流が流れることに起因して発せられる磁気を、縦型ホール素子11により検出することによって、該検出される磁気から電流線12に流れる電流を検出する構造とした。これにより、縦型ホール素子11により検出される磁気に基づいて電流線12に流れる電流が検出されることになり、簡素な構造が維持されて、部品点数の増大を招くことなく、高感度な電流検出が可能となる。
According to the current sensor according to the comparative example described above, the following effects can be obtained.
(1) A
(2)複数(7つ)の縦型ホール素子11を設けたことにより、具体的には、これら縦型ホール素子11についてその各々の出力端子を電気的に直列に接続したことにより、検出対象(電流線12)に流れる電流がたとえ小電流であっても、これら縦型ホール素子11を通じて、該電流の電流量や方向等を適切に検出することができる。
(2) By providing a plurality (seven) of the
(3)複数(7つ)の縦型ホール素子11を環状に配置したことで、この環の中心に配設された電流線12から発せられる磁気により、環状に配置された縦型ホール素子11の全て(7つ全て)に対して、同等の強度の磁気が付与されることになる。すなわち、これら縦型ホール素子11の各出力(同等の出力)を用いることで、具体的には、例えばこれに各種の演算(ここでは加算)を施すことによって、検出信号の強度(大きさ)を実質的に高めることが可能になり、ひいては電流センサとしての感度向上も図られるようになる。
(3) By arranging a plurality (seven) of the
(4)半導体基板10に対して、上記電流線12を検出位置Aへ導くような切り込みCTを設けた。このため、この切り込みCTを通じて、検出対象となる電流線12の高い組付け性が確保されるとともに、この切り込みCTにより導かれる検出位置Aに電流線12を配設することによって容易に、電流センサとしての感度向上が図られるようになる。しかもこの場合には、1つの半導体基板10だけで、検出対象となる電流線12を中心とした円(半円ではなく1つの円)状の軌跡を描くように上記縦型ホール素子11を配置することが可能になる。
(4) The
(5)しかもこの切り込みCTを、上記検出位置Aまでの切り込みとしたことで、検出対象となる電流線12を所定の検出位置Aへ正確に位置決めすることもより容易となる。
(6)半導体基板10としてシリコンからなる基板を採用し、同基板10には、縦型ホール素子11のほかに、該縦型ホール素子11から出力される信号に対して所定の信号処理を施す回路(例えば増幅回路、あるいはオフセットや温度特性を補正する補正回路等)も併せ集積化するようにした。こうした処理回路を別チップとして設けると、部品点数の増大や組付けコストの上昇を招くことは、前述したとおりである。すなわち、構造の簡素化が図る上では、こうした処理回路についても縦型ホール素子11と併せ同一のチップに集積化することが望ましい。
(5) Moreover, since the cut CT is cut to the detection position A, it is easier to accurately position the
(6) A substrate made of silicon is employed as the
なお、半導体基板10上に配設される縦型ホール素子11の数は、7つに限定されることなく任意である。例えば、図3に示すように、放射状(環状)に多数の縦型ホール素子11を設けるようにしてもよい。あるいは図4に示すように、縦横に(環状に)3つの縦型ホール素子11を設けることもできる。もっと極端なことをいえば、1つあれば足りる。なお、センサ出力を大きくするためには、この縦型ホール素子11の数を増やすことが望ましい。一方、構造の簡素化や小型化(チップ面積の低減等)を図るためには、この数を少なくすることが望ましい。
Note that the number of the
(第2の比較例)
次に、図5を参照して、第2の比較例について説明する。
(Second comparative example )
Next, referring to FIG. 5, a description will be given of a second comparative example.
図5は、この電流センサの概要(概略構造)を模式的に示す斜視図である。
同図5に示されるように、この電流センサも、大きくは、先の第1の比較例のセンサに準じた構造を有している。ただし、このセンサにおいては、切り込みCT(図1)の形成はなく、複数(ここでは3つ)の縦型ホール素子11が、半導体基板10の外周縁近傍に半円状の軌跡を描くように配置されている。そして、検出対象となる電流線12は、半導体基板10の横、しかも環(半円)の中心に位置するところ(検出位置A)に配設されている。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing an outline (schematic structure) of the current sensor.
As shown in FIG. 5, this current sensor also has a structure similar to that of the sensor of the first comparative example . However, in this sensor, the cut CT (FIG. 1) is not formed, and a plurality (here, three)
すなわち、以上説明したこの比較例に係る電流センサによれば、第1の比較例による前記(1)〜(3)および(6)の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果も得られるようになる。 That is, above according to the current sensor according to the comparative example described, in addition to the effect similar to the effect or effects analogous thereto of the of the first comparative example (1) to (3) and (6), the following additional Such an effect can be obtained.
(7)複数(ここでは3つ)の縦型ホール素子11を、半導体基板10の外周縁近傍に半円状の軌跡を描くように配置した。これにより、切り込み等を設けるための特殊な加工を基板に対して行わずとも、すなわち、一般的なIC(集積回路)の製造方法のみによって、検出対象となる電流線12の高い組付け性が確保されるようになる。また、環(半円)の中心(検出位置A)に電流線12を配設することによって容易に、電流センサとしての感度向上が図られることにもなる。
(7) A plurality (three in this case) of the
なお、この場合も、半導体基板10上に配設される縦型ホール素子11の数は、3つに限定されることなく任意である。すなわち、例えば図6に示すように、放射状(環状)に多数の縦型ホール素子11を設けるようにしてもよい。
Also in this case, the number of the
また、検出対象となる電流線12を挟むようにしてその左右に上記半導体基板10を配設することで、同電流線12を中心とした円(半円ではなく1つの円)状の軌跡を描くように上記縦型ホール素子11を配置することも可能である。すなわち、このように2つの半導体基板10を用いることで、電流センサとしての感度をさらに高めることが可能になる。
Further, by arranging the
(第1の実施の形態)
次に、図7を参照して、この発明に係る電流センサを具体化した第1の実施の形態について説明する。なお、このセンサは、例えば移動用の乗り物(自動車やバイクなど)に搭載して、電流線中の電流に基づきその位置を検出する位置センサ(特にその位置に基づき振動を検出する振動センサ)として機能する。
(First Embodiment)
Next, a first embodiment in which the current sensor according to the present invention is embodied will be described with reference to FIG. In this sensor, for example, mounted on a vehicle for movement (such as automobiles and motorcycles), as a position sensor for detecting (especially a vibration sensor for detecting vibration based on the position) and the position based on the current in the current line To work .
図7は、この電流センサの概要(概略構造)を模式的に示す斜視図である。なお、図中の上下方向(図中に実線矢印にて示す方向)は、このセンサが移動用の乗り物に搭載された状態での鉛直方向に相当する。 FIG. 7 is a perspective view schematically showing an outline (schematic structure) of the current sensor. Note that the vertical direction in the figure (the direction indicated by the solid arrow in the figure) corresponds to the vertical direction when the sensor is mounted on a moving vehicle.
同図7に示されるように、この電流センサは、大きくは、先の第1の比較例のセンサに準じた構造を有している。ただし、このセンサにおいては、基板中央に相当する検出位置Aの振動方向(鉛直の双方向)に延伸する切り込みCTが、該振動方向に空間的な余裕をもたせる空洞として設けられている。また、半導体基板10上にあって、この切り込みCTの両脇には、複数(ここでは10個)の縦型ホール素子11が、共に平行に連続するように配置されている。そして、このような構造のもと、このセンサにおける検出対象(電流線12)は、上記切り込みCTを通じて、これら連続する縦型ホール素子11の中央、すなわち検出位置Aへ導かれるようになっている。
As shown in FIG. 7, this current sensor has a structure similar to that of the sensor of the first comparative example . However, in this sensor, a cut CT extending in the vibration direction (vertical bidirectional) at the detection position A corresponding to the center of the substrate is provided as a cavity having a spatial margin in the vibration direction. In addition, on the
なおここでも、上記半導体基板10には、先の第1の比較例のセンサと同様、上記縦型ホール素子11のほかにも、同素子の出力に対する信号処理回路が併せ集積化されている(図示略)。ただし、このセンサにおいては、複数(10個)の縦型ホール素子11の各
出力が、直列に接続されるのではなく、各別に検出されるように構成されている。
Here, in addition to the
次に、このセンサの動作について説明する。
周知のように、磁気の強度(磁束密度)は、発生源(電流線12)からの距離の2乗に反比例する。したがって、上記平行に連続するように配置された複数(10個)の縦型ホール素子11は、電流線12(検出対象)に最も近い縦型ホール素子11の出力が最大となり、同電流線12から遠ざかるほど、縦型ホール素子11の出力は小さくなる。このセンサでは、このような現象のもとに、電流線12中の電流値(厳密にいえば、該電流値の変化)に基づいて、同電流線12の位置を検出するようにしている。具体的には、このセンサでは、上記縦型ホール素子11の配設方向(切り込みCTの延伸方向)に電流線12が移動(位置変化)したときに、その移動(振動)が、ひいては電流線12の位置が、該電流線12の位置変化に対応した各縦型ホール素子11の出力変化に基づいて検出されることになる。
Next, the operation of this sensor will be described.
As is well known, the magnetic strength (magnetic flux density) is inversely proportional to the square of the distance from the source (current line 12). Therefore, the plurality of (10)
以上説明したこの実施の形態に係る電流センサによれば、第1の比較例による前記(1)および(6)の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果も得られるようになる。 According to the current sensor according to this embodiment described above, in addition to the effects similar to the effects (1) and (6) of the first comparative example or the effects similar thereto, the following effects are also obtained. It will be obtained.
(8)複数(ここでは10つ)の縦型ホール素子11を、半導体基板10上(同一基板上)に平行に連続するように配置した。こうしたセンサは、電流線12の位置を検出する位置センサに用いて特に有益であり、これを位置センサとして用いることにより、縦型ホール素子11の各出力の変化に基づいて、該電流線12の位置を精度よく検出することができるようになる。
(8) A plurality of (here, ten)
(9)半導体基板10に対して上記電流線12を検出位置Aへ導くような切り込みCTを設け、上記縦型ホール素子11を、該切り込みCTの両脇に、共に平行に連続するように配置した。このため、この切り込みCTを通じて、検出対象となる電流線12の高い位置決めが確保されるとともに、この切り込みCTにより導かれる検出位置Aに電流線12を配設することによって容易に、電流センサとしての感度向上が図られるようになる。しかもこの場合には、1つの半導体基板10だけで、電流線12(検出対象)の両脇に、共に平行に連続するような縦型ホール素子11を配置することが可能になる。
(9) A cut CT for guiding the
(10)また、この切り込みCTにより、検出位置の振動方向(鉛直方向)に空間的な余裕(電流線12が振動しても当たらない程度の余裕)をもたせたことによって、所定の振動方向(鉛直方向)の振動検出も好適に行われるようになる。すなわち、移動用の乗り物において振動に起因して懸念される配線の断線やコネクタ抜け(外れ)等についても、これを精度よく検出して、早期に復旧したり未然に防止したりすることが可能になる。
(10) Further, the notch CT provides a spatial margin in the vibration direction (vertical direction) of the detection position (a margin that does not hit even if the
(11)さらに、この切り込みCT自体を、検出位置Aの振動方向(鉛直方向)に伸びる空洞(該振動方向に空間的な余裕をもたせる空洞)となるようにしたことで、より簡易な加工をもって、この空洞を容易に形成することが可能になる。 (11) Further, since the cut CT itself is a cavity extending in the vibration direction (vertical direction) of the detection position A (a cavity having a spatial margin in the vibration direction), the cutting CT can be processed more easily. This cavity can be easily formed.
なお、この場合も、半導体基板10上に配設される縦型ホール素子11の数は、10個に限定されることなく任意である。
(第2の実施の形態)
次に、図8を参照して、この発明に係る電流センサを具体化した第2の実施の形態について説明する。
Also in this case, the number of the
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the current sensor according to the present invention is embodied will be described with reference to FIG.
図8は、この電流センサの概要(概略構造)を模式的に示す斜視図である。
同図8に示されるように、この電流センサも、大きくは、先の第1の実施の形態のセンサに準じた構造を有している。ただし、このセンサにおいては、切り込みCT(図7)の形成はなく、複数(ここでは5つ)の縦型ホール素子11が、半導体基板10の外縁近傍に平行に連続するように配置されている。そして、検出対象となる電流線12は、半導体基板10の横、しかも連続する縦型ホール素子11の中央に位置するところ(検出位置A)に配設されている。
FIG. 8 is a perspective view schematically showing the outline (schematic structure) of this current sensor.
As shown in FIG. 8, this current sensor also has a structure similar to that of the sensor of the first embodiment. However, in this sensor, the cut CT (FIG. 7) is not formed, and a plurality (here, five) of the
すなわち、以上説明したこの実施の形態に係る電流センサによれば、第1の比較例および第1の実施の形態による前記(1)および(6)および(8)の効果と同様の効果もしくはそれに準じた効果に加え、さらに次のような効果も得られるようになる。 That is, according to the current sensor according to this embodiment described above, the same effects as the effects (1) and (6) and (8) according to the first comparative example and the first embodiment, or In addition to the similar effects, the following effects can be obtained.
(12)複数(ここでは5つ)の縦型ホール素子11を、半導体基板10の外縁近傍に平行に連続するように配置した。これにより、切り込み等を設けるための特殊な加工を基板に対して行わずとも、すなわち、一般的なIC(集積回路)の製造方法のみによって、検出対象となる電流線12の高い組付け性が確保されるようになる。また、基板10の横(検出位置A)に電流線12を配設することによって容易に、電流センサとしての感度向上が図られることにもなる。
(12) A plurality of (here, five)
なお、この場合も、半導体基板10上に配設される縦型ホール素子11の数は、5つに限定されることなく任意である。
また、例えば図9に示すように、検出対象となる電流線12を挟むようにしてその左右に上記半導体基板10を配設することによって、該電流線12の両脇に、共に平行に連続するような縦型ホール素子11を配置することも可能である。すなわち、このように2つの半導体基板10を用いることで、電流センサとしての感度をさらに高めることが可能になる。
Also in this case, the number of the
Further, for example, as shown in FIG. 9, by arranging the
(他の実施の形態)
なお、上記各比較例、各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記第1の比較例および第1の実施の形態においては、電流線12の組付け性に重点を置き、基板10に切り込みCTを入れた構造について言及したが、この切り込みCTの形成は必須というわけではない。検出位置Aに空洞(孔)さえ設けられていれば、電流線12の組付けは可能であり、電流センサとしての機能も適切に維持される。
(Other embodiments)
Note that the comparative examples and the embodiments described above may be modified as follows.
In the first comparative example and the first embodiment, the structure in which the cut CT is cut into the
・上記第1および第2の比較例のセンサも、例えば移動用の乗り物などに搭載して、所定の方向(例えば鉛直方向)の振動を検出することができる。ただしこの場合は、例えば図10に示す(ここでは第1の比較例のセンサについて例示する)ように、被検出電流線12の設置される検出位置Aの振動方向(例えば鉛直方向)に空洞(空間)を設け、該振動方向について空間的な余裕(電流線12が振動しても当たらない程度の余裕)をもたせるようにする。このセンサでは、縦型ホール素子11が環状(放射状)に配置されていることで、2次元(2方向)の位置検出が可能になる。
- the sensor of the first and second comparative examples, for example, mounted on a vehicle for movement, can you to detect vibrations in a predetermined direction (e.g., vertical direction). However, in this case, for example, as shown in FIG. 10 (here, the sensor of the first comparative example is illustrated), a cavity (in the vertical direction) of the detection position A where the detected
・また、この所定方向の振動を検出する場合において、その検出範囲は任意に設定することができる。例えばセンサ設置場所付近の広範囲の振動検出も可能であるが、電流線12自体の断線やコネクタ抜け(外れ)だけを検出するようにすれば、極めて高い精度でこれを検出することができるようになる。
In addition, when detecting the vibration in the predetermined direction, the detection range can be arbitrarily set. For example, it is possible to detect a wide range of vibrations in the vicinity of the sensor installation location. However, if only disconnection of the
・さらに、上記各比較例、各実施の形態のセンサは、振動の検出だけでなく、例えば傾
きの検出をすることも可能であり、電流線12(検出対象)中の電流に基づき同電流線12の位置を検出する位置センサとして、広範囲の分野に用いることができる。
- Furthermore, the above comparative example, the sensor of the embodiment, not only the detection of vibration, for example Rukoto to the detection of the inclination is also possible, the current based on the current in the current line 12 (detected) As a position sensor for detecting the position of the
・図11に示す(ここでは第1の比較例のセンサについて例示する)ように、上記各比較例、各実施の形態のセンサは、2枚以上の基板(ここでは基板10a〜10fの6枚)を重ねて使用することも可能である。こうすることで、高感度が図られるようにもなる。 As shown in FIG. 11 (here, the sensor of the first comparative example is illustrated), each of the comparative examples and the sensor of each embodiment has two or more substrates (here, six substrates 10a to 10f). ) Can be used in layers. In this way, high sensitivity can be achieved.
・先の図2に示した構造は、あくまでこのセンサに用いることのできる縦型ホール素子の構造の一例にすぎない。すなわち、これに限定されることなく、任意の構造の縦型ホール素子を用いることができる。例えば、同図2に示した縦型ホール素子においては、分離壁として拡散層24および25を設けるようにしたが、これに代えてトレンチ分離を用いるようにしてもよい。また、端子Gをもう1つ設けて、端子Sに対してこれら2つの端子Gを対称配置した縦型ホール素子であっても、換言すれば駆動電流を2方向に流す縦型ホール素子であっても、この発明は同様に適用することができる。 The structure shown in FIG. 2 is merely an example of the structure of a vertical Hall element that can be used for this sensor. That is, the present invention is not limited to this, and a vertical Hall element having an arbitrary structure can be used. For example, in the vertical Hall element shown in FIG. 2, the diffusion layers 24 and 25 are provided as separation walls, but trench isolation may be used instead. In addition, the vertical Hall element in which another terminal G is provided and the two terminals G are arranged symmetrically with respect to the terminal S is, in other words, a vertical Hall element in which a driving current is passed in two directions. However, the present invention can be similarly applied.
・また、基板10の材料としても、前述のシリコンに限定されることなく、任意の半導体材料を用いることができる。例えば化合物半導体なども、この基板10の材料として採用することができる。しかも、一般に縦型ホール素子11の感度は、シリコン基板よりも化合物半導体基板に形成されたもののほうが高くなる。しかしその一方で、前述の信号処理回路(例えば増幅回路、あるいはオフセットや温度特性を補正する補正回路等)は、通常、安価なシリコン基板を用いて製造されるため、この場合には、こうした信号処理回路を別チップとして設けるなどの工夫が必要となる。
Further, the material of the
・結局のところ、縦型ホール素子を有する半導体基板を備え、該基板に垂直に配設された検出対象(電流線)の電流に起因した磁気を上記縦型ホール素子により検出することによって、この磁気から該電流線に流れる電流を検出する電流センサであれば、少なくとも所期の目的は達成されることになる。 After all, a semiconductor substrate having a vertical Hall element is provided, and by detecting the magnetism caused by the current of the detection target (current line) arranged perpendicular to the substrate by the vertical Hall element, this If the current sensor detects the current flowing from the magnetism to the current line, at least the intended purpose can be achieved.
10、10a〜10f…半導体基板、11…縦型ホール素子、12…被検出電流線、21…半導体層、22…半導体領域、22a、22b…領域、23a〜23d…コンタクト領域、24、25…拡散層(分離壁)、BL…埋込層、CT…切り込み、G…端子、HP…磁気検出部(ホールプレート)、S…端子、V1、V2…端子(出力端子)。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記半導体基板には、前記電流線を前記複数の縦型ホール素子による磁気検出位置へ導くとともに、該検出位置において前記電流線の振動を許容する空間が設けられてなり、前記半導体基板に配置された複数の縦型ホール素子の各出力を各別に検出し、該出力が最大となる縦型ホール素子を特定していくことによって前記電流線の振動方向を検出する
ことを特徴とする電流センサ。 A semiconductor substrate on which a plurality of vertical Hall elements are disposed; and a current line disposed perpendicularly to the semiconductor substrate, wherein magnetism generated due to a current flowing through the current line A current sensor that detects a current flowing from the detected magnetism to the current line by detecting with a mold Hall element,
The semiconductor substrate is provided with a space for guiding the current line to a magnetic detection position by the plurality of vertical Hall elements and allowing vibration of the current line at the detection position, and is disposed on the semiconductor substrate. A current sensor characterized by detecting the output of each of the plurality of vertical Hall elements individually and detecting the vibration direction of the current line by specifying the vertical Hall element having the maximum output.
前記半導体基板には、前記電流線を前記複数の縦型ホール素子による磁気検出位置へ導くとともに、該検出位置において前記電流線の振動を許容する空間が設けられてなり、前記半導体基板に配置された複数の縦型ホール素子の各出力を各別に検出し、該出力が最大となる縦型ホール素子を特定することによって前記電流線の位置を検出する
ことを特徴とする電流センサ。 A semiconductor substrate on which a plurality of vertical Hall elements are disposed; and a current line disposed perpendicularly to the semiconductor substrate, wherein magnetism generated due to a current flowing through the current line A current sensor that detects a current flowing from the detected magnetism to the current line by detecting with a mold Hall element,
The semiconductor substrate is provided with a space for guiding the current line to a magnetic detection position by the plurality of vertical Hall elements and allowing vibration of the current line at the detection position, and is disposed on the semiconductor substrate. A current sensor for detecting the output of each of the plurality of vertical Hall elements and detecting the position of the current line by specifying the vertical Hall element having the maximum output.
請求項1または2に記載の電流センサ。 It said plurality of vertical Hall element, the around the magnetic detection position, current sensor according to claim 1 or 2 are arranged in a ring on the semiconductor substrate.
請求項3に記載の電流センサ。 Wherein the semiconductor substrate has a front SL current line electrically Ku incision enters into the magnetic detection position, a plurality of vertical Hall element disposed in the annular circle on the semiconductor substrate in the form of avoiding this notch The current sensor according to claim 3 , wherein the current sensor is arranged so as to draw a trajectory.
請求項4に記載の電流センサ。 Current sensor according to claim 4 pre SL current line the conductive Ku cut to the magnetic position detection, which is the notch to the detection position.
請求項3に記載の電流センサ。 The space is provided at an outer edge of the semiconductor substrate, and the plurality of vertical Hall elements arranged in an annular shape are arranged so as to draw a semicircular locus in the vicinity of the outer edge of the semiconductor substrate. 3. The current sensor according to 3 .
請求項1または2に記載の電流センサ。 Said plurality of vertical Hall element, the around the magnetic detection position, current sensor according to claim 1 or 2 formed by arranged so as to be continuous in parallel on the semiconductor substrate.
請求項7に記載の電流センサ。 The semiconductor substrate has a notch for guiding the current line to the magnetic detection position, and the plurality of vertical Hall elements are arranged on both sides of the notch so as to be continuous in parallel. Item 8. The current sensor according to Item 7.
請求項4または5または8のいずれか一項に記載の電流センサ。 Current sensor according to any one of claims 4 or 5 or 8 wherein the cut is made is found provided in a vertical direction.
請求項7に記載の電流センサ。 The space becomes provided in the vertical direction of the outer edge of the semiconductor substrate, a plurality of vertical Hall element wherein arranged to parallel to sequential, the semiconductor substrate according to claim 7, the outer edge are arranged in a vicinity of the The current sensor described in 1.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の電流センサ。 The semiconductor substrate is a substrate made of silicon, and in addition to the plurality of vertical Hall elements, a circuit that performs predetermined signal processing on signals output from the plurality of vertical Hall elements is provided on the substrate. The current sensor according to any one of claims 1 to 10 , wherein the current sensor is integrated together .
Priority Applications (1)
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