BG111840A - Integral 3d microsensor for magnetic field - Google Patents

Integral 3d microsensor for magnetic field Download PDF

Info

Publication number
BG111840A
BG111840A BG111840A BG11184014A BG111840A BG 111840 A BG111840 A BG 111840A BG 111840 A BG111840 A BG 111840A BG 11184014 A BG11184014 A BG 11184014A BG 111840 A BG111840 A BG 111840A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
contacts
contact
magnetic field
output
component
Prior art date
Application number
BG111840A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG66829B1 (en
Inventor
Сия ЛОЗАНОВА
Original Assignee
Институт По Системно Инженерство И Роботика-Бан
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт По Системно Инженерство И Роботика-Бан filed Critical Институт По Системно Инженерство И Роботика-Бан
Priority to BG111840A priority Critical patent/BG66829B1/en
Publication of BG111840A publication Critical patent/BG111840A/en
Publication of BG66829B1 publication Critical patent/BG66829B1/en

Links

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

The integrated 3D microsensor for magnetic field contains the n-type semiconductor substrate (1) on one side of which are formed ohmic contacts - power and recording, all surrounded by deep rectangular p-type ring (9), power supply (11), three outputs (13, 15, 17) for measuring orthogonal components of the magnetic field (12) by means of three combinations of connecting contacts registrants. The magnetic field (12) has a random direction relative to the substrate (1). The power contacts are three (2, 3 and 4), two of them contacts (2 and 3) are the same rectangular shape and are parallel to their long sides. Among them symmetrically located third power socket (4), which is central and has a square shape. Between contacts (2 and 3) in the vicinity are located a pair of identical contacts who are registered - first (5) and second (6) to one power socket (2) and third (7) and fourth ( 8) to the other outlet (3). The pairs of contacts (5 and 6) and (7 and 8) are symmetrical in relation to the central contact (4). The short sides of the p-ring (9) are parallel to the long sides of the rectangular contacts (2 and 3). The contacts (2 and 3) through the trimmer (10) and a current source (11) are connected with the middle contact (4). The output (13) for a first component (14) of the magnetic field (12) are the third (7) and fourth (8) into contact with a combination of connection of the first (5) and fourth (8) and respectively the second (6) and third (7) contact. The output (15) for a second component (16) are the third (7) and fourth (8) into contact with a combination of connection of the first (5) and third (7) and respectively the second (6) and fourth (8) contact. The output (17) for the third component (18) are the second (6) and fourth (8) into contact with a combination of connection of the first (5) and second (6) and the third (7) and fourth (8) contact.

Description

Изобретението се отнася до интегрален З-D микросензор за магнитно поле, приложимо в областта на роботиката и мехатрониката, позиционирането на обекти в равнината и пространството, космическите изследвания, сензориката, безконтактното измерване на ъглови и линейни премествания, контролно-измервателната техника и слабополевата магнитометрия, когнитивните интелигентни системи, геомагнетизма, микро- и нано-технологиите, енергетиката и енергийната ефективност, биомедицината, военното дело, сигурността и др.The invention relates to an integrated 3-D microsensor for magnetic field, applicable in the field of robotics and mechatronics, positioning of objects in the plane and space, space research, sensors, non-contact measurement of angular and linear displacements, control and measuring equipment and low-field magnetometers cognitive intelligent systems, geomagnetism, micro- and nano-technologies, energy and energy efficiency, biomedicine, military affairs, security, etc.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е интегрален З-D микросензор за магнитно поле, измерващ последователно трите компоненти на вектора на магнитното поле, съдържащ п-тип полупроводникова подложка, върху едната страна на която са формирани омични контакти, токоизточник, три изхода като с три последователни комбинации на свързване на тези контакти се измерват трите взаимноперпендикулярни компонентни на магнитното поле с произволна посока спрямо подложката. Подложката е с квадратна форма, по четирите края на едната й страна са формирани по часовниковата стрелка омичните контакти - първи, втори, трети и четвърти като първият и третият, и съответно вторият и четвъртият са разположени диагонално. Изходът за първата компонента на магнитното поле са вторият и третият омичен контакт, а първият и четвъртият са включени към токоизточника. Изходът за втората компонента са третият и четвъртият, а първият и вторият контакт са свързани с токоизточника и изходът за третата компонента са вторият и четвъртият контакт, а първият и третият са включени към токоизточника, [1,2].An integrated 3D magnetic field microsensor is known, sequentially measuring the three components of the magnetic field vector, comprising a n-type semiconductor substrate, on one side of which are formed ohmic contacts, a current source, three outputs with three consecutive combinations of connection. these contacts measure the three mutually perpendicular components of the magnetic field in any direction with respect to the substrate. The pad has a square shape, at the four ends of one side are formed clockwise ohmic contacts - first, second, third and fourth as the first and third, and respectively the second and fourth are located diagonally. The outputs for the first component of the magnetic field are the second and third ohmic contacts, and the first and fourth are connected to the current source. The outputs for the second component are the third and fourth, and the first and second contacts are connected to the current source, and the outputs for the third component are the second and fourth contacts, and the first and third are connected to the power source, [1,2].

Недостатък на този интегрален З-D микросензор за магнитно поле са високите стойности на паразитните напрежения на изходите в отсъствие на магнитното поле (офсетите) в резултат на неминуемия резистивен пад на напрежение при протичане на тока през съответните захранващи контакти.The disadvantage of this integrated 3-D magnetic field microsensor is the high values of the parasitic voltages at the outputs in the absence of the magnetic field (offsets) as a result of the inevitable resistive voltage drop when current flows through the respective supply contacts.

Недостътък е също редуцираната точност при последователното измерване на трите компоненти на магнитния вектор в резултат на паразитните офсети на изходите в отсъствие на магнитно поле.Another disadvantage is the reduced accuracy in the sequential measurement of the three components of the magnetic vector as a result of the parasitic offsets of the outputs in the absence of a magnetic field.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задача на изобретението е да се създаде интегрален З-D микросензор за магнитно поле с редуцирани офсети на трите изхода и с повишена точност при измерване на компонентите на магнитното поле.The object of the invention is to provide an integrated 3D magnetic field microsensor with reduced offsets at the three outputs and with increased accuracy in measuring the components of the magnetic field.

Тази задача се решава с интегрален З-D микросензор за магнитно поле, съдържащ п-тип полупроводникова подложка, върху едната страна на която на разстояние един от друг са формирани два еднакви захранващи омични контакти с правоъгълна форма, успоредни на дългите си страни, между които симетрично е разположен още един централен захранващ омичен контакт с квадратна форма. Между правоъгълните захранващи контакти, в близост до тях и на едно и също разстояние са разположени по една двойка регистриращи омични контакти, които са еднакви - първи и втори до единия правоъгълен контакт, и съответно трети и четвърти до другия като двойките контакти са симетрични спрямо централния. При това първият контакт е срещу четвъртия, а вторият е срещу третия. Всичките контакти са заобиколени с дълбок правоъгълен /?-тип ринг, късите страни на който са успоредни на дългите страни на правоъгълните омични контакти. Захранващите правоъгълни контакти през тример и токоизточник са свързани със средния. Външното магнитно поле е с произволна посока спрямо /z-тип подложката. Изходът за първата компонента на магнитното поле са третият и четвъртият контакт с комбинация на свързване първи и четвърти, и съответно втори и трети контакт. Изходът за втората компонента са третият и четвъртият контакт с комбинация на свързване първи и трети, и съответно втори и четвърти контакт. Изходът за третата компонента са вторият и четвъртият контакт с комбинация на свързване първи и втори, и съответно трети и четвърти контакт.This problem is solved with an integrated Z-D microsensor for magnetic field, containing a p-type semiconductor substrate, on one side of which at the distance from each other are formed two identical power ohmic contacts with a rectangular shape, parallel to their long sides, between symmetrically located is another central power ohmic contact with a square shape. Between the rectangular power contacts, near them and at the same distance are located a pair of registering ohmic contacts, which are the same - first and second to one rectangular contact, and respectively third and fourth to the other as the pairs of contacts are symmetrical to the central . The first contact is against the fourth and the second is against the third. All contacts are surrounded by a deep rectangular /? - ring type, the short sides of which are parallel to the long sides of the rectangular ohmic contacts. The rectangular power contacts through the trimmer and current source are connected to the middle one. The external magnetic field has an arbitrary direction with respect to the / z-type substrate. The outputs for the first component of the magnetic field are the third and fourth contacts with a combination of connecting the first and fourth, and the second and third contacts, respectively. The outputs for the second component are the third and fourth contacts with a combination of first and third connections, and second and fourth contacts, respectively. The outputs for the third component are the second and fourth contacts with a combination of first and second connections, and third and fourth contacts, respectively.

Предимство на изобретението са силно редуцираните стойности на офсетите на трите изхода за компонентите на магнитното поле в резултат на симетрията на структурата по отношение на централния контакт както и компенсирането на офсетите чрез тримера.An advantage of the invention is the greatly reduced values of the offsets of the three outputs for the components of the magnetic field as a result of the symmetry of the structure with respect to the central contact as well as the compensation of the offsets by the trimmer.

Предимство е също повишената измервателна точност на изходите в резултат на компенсираните им офсети.Another advantage is the increased measuring accuracy of the outputs as a result of their compensated offsets.

Предимство е още повишеното отношение сигнал/шум на изходните канали при измерване на компонентите, поради отпадане необходимостта от превключване на захранващия ток през различни контакти и редуцирането на паразитните офсети в отсъствие на магнитно поле.Another advantage is the increased signal-to-noise ratio of the output channels when measuring the components, due to the elimination of the need to switch the supply current through different contacts and the reduction of parasitic offsets in the absence of a magnetic field.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES

По-подробно изобретението се пояснява с приложените фигури, където:The invention is illustrated in more detail by the accompanying drawings, in which:

Фигура 1 представлява конструкцията на интегралния 3-D микросензор за магнитно поле;Figure 1 shows the construction of the integrated 3-D microsensor for magnetic field;

Фигура 2 - трите последователни комбинации на свързване на двойките регистриращи контакти за измерване на взаимноперпендикулярните компоненти на магнитното поле.Figure 2 - the three consecutive combinations of connecting pairs of contact contacts for measuring the mutually perpendicular components of the magnetic field.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION

Интегралният З-D микросензор за магнитно поле съдържа /z-тип полупроводникова подложка 1, върху едната страна на която на разстояние един от друг са формирани два еднакви захранващи омични контакти 2 и 3 с правоъгълна форма, успоредни на дългите си страни, между които симетрично е разположен още един централен захранващ омичен контакт 4 с квадратна форма. Между захранващите контакти 2 и 3, в близост до тях и на едно и също разстояние са разположени по една двойка регистриращи омични контакти, които са еднакви - първи 5 и втори 6 до единия правоъгълен контакт 2, и съответно трети 7 и четвърти 8 до другия 3 като двойките контакти 5 и 6, и 7 и 8 са симетрични спрямо централния 4. При това първият контакт 5 е срещу четвъртия 8, а вторият 6 е срещу третия 7. Всичките контакти 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 са заобиколени е дълбок правоъгълен /j-тип ринг 9, късите страни на който са успоредни на дългите страни на правоъгълните захранващи контакти 2 и 3. Захранващите правоъгълни контакти 2 и 3 през тример 10 и токоизточник 11 са свързани със средния 4. Външното магнитно поле 12 е е произволна посока спрямо /z-тип подложката 1. Изходът 13 за първата компонента 14 на магнитното поле 12 са третият 7 и четвъртият 8 контакт с комбинация на свързване първи 5 и четвърти 8, и съответно втори 6 и трети 7 контакт. Изходът 15 за втората компонента 16 са третият 7 и четвъртият 8 контакт е комбинация на свързване първи 5 и трети 7, и съответно втори 6 и четвърти 8 контакт. Изходът 17 за третата компонента 18 са вторият 6 и четвъртият 8 контакт с комбинация на свързване първи 5 и втори 6, и съответно трети 7 и четвърти 8 контакт.The integrated 3-D magnetic field microsensor comprises a / z-type semiconductor substrate 1, on one side of which two identical rectangular power ohmic contacts 2 and 3 are formed at a distance from each other, parallel to their long sides, between which symmetrically is located another central power ohmic contact 4 with a square shape. Between the supply contacts 2 and 3, near them and at the same distance are located a pair of registering ohmic contacts, which are the same - first 5 and second 6 to one rectangular contact 2, and respectively third 7 and fourth 8 to the other. 3 as the pairs of contacts 5 and 6, and 7 and 8 are symmetrical with respect to the central 4. The first contact 5 is against the fourth 8 and the second 6 is against the third 7. All contacts 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 are surrounded by a deep rectangular / j-type ring 9, the short sides of which are parallel to the long sides of the rectangular supply contacts 2 and 3. The supply rectangular contacts 2 and 3 through trimmer 10 and current source 11 are connected to the middle 4. The external magnetic field 12 is an arbitrary direction with respect to the / z-type substrate 1. The output 13 for the first component 14 of the magnetic field 12 is the third 7 and the fourth 8 contact with a combination of connecting first 5 and fourth 8, and second 6 and third 7 contacts, respectively. The output 15 for the second component 16 is the third 7 and the fourth 8 contact is a combination of connecting the first 5 and the third 7, and the second 6 and the fourth 8 contacts, respectively. The output 17 for the third component 18 is the second 6 and the fourth 8 contact with a combination of connecting the first 5 and the second 6, and the third 7 and the fourth 8 contacts, respectively.

Действието на интегралния З-D микросензор за магнитно поле, съгласно изобретението, е следното. Ключовата особеност, заложена в измерването на пълния магнитен вектор В 12 е нелинейната траектория на движение на токоносителите в полупроводникови структури 1 с планарно разположени захранващи контакти 2, 3 и 4. Токовите линии стартират, например, от контакт 4 към контакти 2 и 3, Фигура 1. В отсъствие на магнитно поле 12 контакти 2, 3 и 4 представляват еквипотенциални равнини. Ето защо в зоните под тях токовите линии I2, h и Ц са вертикално насочени и носителите проникват дълбоко в обема на полупроводниковата подложка 1. В средните области между захранващите контакти 2-4 и съответно 3-4 симетричните и противоположно насочени в резултат на конструкцията траектории Ц,2 и - /4,3 са успоредни на горната повърхност на подложката 1. Следователно дрейфовата скорост V под контакти 2, 3 и 4 е перпендикулярна на горната повърхност, а в обема между тях е успоредна на тази повърхност. Съгласно Фигура 1, за тези два крайни случая са в сила векторните релации V = Vy и V = V*. При наличие на магнитно поле 12, В 0, произходът на магниточувствителността се определя от възникването на сила на Лоренц FL = qV х В, където q е товарът на електрона. Нейното действие в отделните части от двете криволинейни траектории, в зависимост от индивидуалните посоки на компонентите В* 14, Ву 16 и Bz 18 е различно (при фиксирана посока на тока /4). Детектирането на изходни сигнали за всяка една от магнитните компонентите 14, 16 и 18 се постига чрез иновативната конструкция на интегралния микросензор и една от трите комбинации на свързване на регистриращите електроди 5, 6, 7, и 8, показани на Фигура 2. Тези регистриращи контакти са Холови, т.е. върху тях се генерират в магнитно поле В 12 напрежения на Хол Ун. Магниточувствителността по оста х, Фигура 1 и Фигура 2а, се определя от Лоренцовата дефлекция на токоносителите в равнината y-z: FL = qVy х Вх. В този случай върху регистриращите контакти 5 и 8, и съответно върху 6 и 7 се генерират в магнитно поле Вх 14 едновременно допълнителни потенциали с противоположен знак и с една и съща стойност. При свързването, показано на Фигура 2а на двойките контакти 5 и 8, и съответно 6 и 7, притежаващи потенциали с един и същ знак, на диференциалния изход 13 на сензора се екстрахира напрежение на Хол Vti>x, представляващо информационния сигнал за компонентата Вх, (12 = 1з). Магниточувствителността по оста у, Фигура 1 и Фигура 26, се определя от Лоренцовата дефлекция на токоносителите в равнината x-z: Ft = qVx х Ву. Така върху Холовите контакти 5 и 7, и съответно 6 и 8 в магнитно поле Ву 16 се генерират едновременно допълнителни потенциали с противоположен знак и с една и съща стойност. Информацията за компонентата Ву 16 се обуславя от напрежението на Хол Ун,у върху диференциалния изход 15. Магниточувствителността по оста z, Фигура 1 и Фигура 2в, се установява от Лоренцовата дефлекция на токоносителите в равнината х-у: FL = qVx х Bzи Fl = qVy хBz, т.е. преобразувателната ефективност на сензора по оста z се определя едновременно от скоростите Vx и Vy. Това води до „свиване” и „разширяване” на двете симетрични токови траектории /4;2 и /4.3. Върху Холовите контакти 5 и 6, и съответно 7 и 8 в магнитно поле Bz 18 се генерират едновременно допълнителни потенциали с противоположен знак и с една и съща стойност. Измерването на компонентата Bz 18 се дефинира от напрежението на Хол VH.z на изхода 17. Разполагането на регистриращите контакти 5, 6, 7, и 8 в близост до захранващите 2 и 3 е свързано с по-високите стойности на Холовите потенциали, генерирани от вертикалните токови линии /2 и /3 в зоните под контакти 2 и 3. Чрез установяване на трите последователни конфигурации на свързване, представени на Фигура 2 чрез мултиплексорно устройство със съответна честота се получава пълната информация за вектора В 12. Стойността на параметъра В 12 се дава с релацията | В | = (В2 + В22)υ2.The operation of the integrated 3D magnetic field microsensor according to the invention is as follows. The key feature in the measurement of the complete magnetic vector B 12 is the nonlinear trajectory of the current carriers in semiconductor structures 1 with planarly located supply contacts 2, 3 and 4. The current lines start, for example, from contact 4 to contacts 2 and 3, Figure 1. In the absence of a magnetic field 12, contacts 2, 3 and 4 represent equipotential planes. Therefore, in the areas below them, the current lines I 2 , h and C are vertically directed and the carriers penetrate deep into the volume of the semiconductor substrate 1. In the middle areas between the supply contacts 2-4 and 3-4, respectively, symmetrical and oppositely directed as a result of construction trajectories C, 2 and - / 4,3 are parallel to the upper surface of the substrate 1. Therefore, the drift velocity V under contacts 2, 3 and 4 is perpendicular to the upper surface, and in the volume between them is parallel to this surface. According to Figure 1, for these two extreme cases the vector relations V = V y and V = V * are valid. In the presence of a magnetic field 12, B 0, the origin of the magnetic sensitivity is determined by the occurrence of a Lorentz force F L = qV x B, where q is the electron load. Its action in the separate parts of the two curvilinear trajectories, depending on the individual directions of the components B * 14, B y 16 and B z 18 is different (at a fixed current direction / 4 ). The detection of output signals for each of the magnetic components 14, 16 and 18 is achieved by the innovative design of the integrated microsensor and one of the three connection combinations of the recording electrodes 5, 6, 7, and 8 shown in Figure 2. These recording contacts are Hall, i.e. on them are generated in a magnetic field B 12 voltages of Hall U n . The magnetosensitivity along the x-axis, Figure 1 and Figure 2a, is determined by the Lorentz deflection of the current carriers in the yz plane: F L = qV y x B x . In this case, additional potentials with opposite sign and with the same value are generated simultaneously in the magnetic field B x 14 on the registering contacts 5 and 8, and on 6 and 7 respectively. In the connection shown in Figure 2a of the pairs of contacts 5 and 8, and respectively 6 and 7, having potentials with the same sign, the differential output 13 of the sensor is extracted Hall voltage V ti> x , representing the information signal for component B x , (1 2 = 1h). The magnetosensitivity along the y-axis, Figure 1 and Figure 26, is determined by the Lorentz deflection of the current carriers in the xz plane: F t = qV x x V y . Thus, additional potentials with opposite sign and with the same value are generated simultaneously on Hall contacts 5 and 7, and respectively 6 and 8 in magnetic field B y 16. The information about the component B y 16 is determined by the Hall voltage n y, y on the differential output 15. The magnetic sensitivity along the z axis, Figure 1 and Figure 2c, is established by the Lorentz deflection of the current carriers in the x-y plane: F L = qV x x B z and F l = qVy xB z , i.e. the conversion efficiency of the z-axis sensor is determined simultaneously by the velocities V x and V y . This leads to "shrinkage" and "expansion" of the two symmetrical current trajectories / 4, 2 and / 4 . 3 . Additional potentials with opposite sign and with the same value are generated simultaneously on Hall contacts 5 and 6, and respectively 7 and 8 in magnetic field B z 18. The measurement of the component B z 18 is defined by the Hall voltage V H .z at the output 17. The location of the registration contacts 5, 6, 7, and 8 near the supply 2 and 3 is associated with higher values of Hall potentials, generated by the vertical current lines / 2 and / 3 in the zones under contacts 2 and 3. By establishing the three consecutive connection configurations presented in Figure 2 by means of a multiplexer with a corresponding frequency, the complete information about the vector B 12 is obtained. 12 is given by the relation In | = (В 2 + В 2 + Β 2 ) υ2 .

Специален анализ изисква паразитното влияние в общия случай на генерираните сигнали от двете неизмервани компоненти върху изходния канал на регистрираната трета компонента. Използваното в нашия случай решение на този принципен проблем на векторната магнитометрия е симетрията на структурата по отношение на централния контакт 4, Фигура 1, и способите на свързване на съответните изходни контакти 5, 6, 7 и 8, показани на Фигура 2 с цел реализиране на диференциалните изходи 13, 15 и 17. Например, ако се измерва полето Βζ 18, Фигура 2в, едновременното действие на останалите две магнитни компоненти Вх 14 и Ву 16 води до синфазни допълнителни потенциали върху така свързаните електроди 5-6 и 7-8. Тези паразитни в случая потенциали се взаимно компенсират от диференциалния изход VH,z 17. Аналогично е компенсирането на междуканалното паразитно влияние и за другите сензорни канали 13 и 15.Special analysis requires the parasitic influence in the general case of the generated signals from the two unmeasured components on the output channel of the registered third component. The solution used in our case of this fundamental problem of vector magnetometry is the symmetry of the structure with respect to the central contact 4, Figure 1, and the methods of connecting the respective output contacts 5, 6, 7 and 8 shown in Figure 2 in order to realize differential outputs 13, 15 and 17. For example, if the field Β ζ 18 is measured, Figure 2c, the simultaneous action of the other two magnetic components B x 14 and B y 16 leads to in-phase additional potentials on the thus connected electrodes 5-6 and 7- 8. These parasitic potentials in this case are mutually compensated by the differential output V H , z 17. The compensation of the interchannel parasitic influence is similar for the other sensor channels 13 and 15.

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение се заключава от една страна във възможността съществено да се минимизират офсетите на така формираните изходи 13, 15 и 17 от симетрията на 3-D микросинзора спрямо централния контакт 4, и от друга - иновативното свързване на изходните електроди 5, 6, 7 и 8, формирайки три диференциални изходи 13, 15 и 17, Фигура 2. Предложеното ново решение е развитие на метода за последователно измерване на компонентите на магнитното поле В 12 е една и съща преобразувателна област в структурата 1. Фактически метрологичната задача е разширена не в пространството, а във времето, което е съществен иновативен подход във векторната магнитометрия, повишавайки драстично сензорната резолюция, т.е. регистриране на полето В 12 практически в „точка” Ролята на дълбокия р-тип ринг 9, заобикалящ омичните контакти 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 е да отдели ефективната сензорна зона от останалия обем на подложката 1. По този начин в дълбичина се формират ограничителни повърхности за протичащите в структурата 1 захранващи токове, подложени на въздействието на Лоренцовите сила Fl. Повърхностното разтичане на токовете се ограничава също чрез р-ринга 9.The unexpected positive effect of the new technical solution lies on the one hand in the ability to significantly minimize the offsets of the thus formed outputs 13, 15 and 17 of the symmetry of the 3-D microsensor relative to the central contact 4, and on the other - the innovative connection of output electrodes 5 , 6, 7 and 8, forming three differential outputs 13, 15 and 17, Figure 2. The proposed new solution is the development of the method for sequential measurement of the components of the magnetic field B 12 is the same conversion region in structure 1. In fact the metrological problem has been extended not in space but in time, which is a significant innovative approach in vector magnetometry, drastically increasing the sensory resolution, ie. registration of the field B 12 practically in the "point" The role of the deep p-type ring 9, surrounding the ohmic contacts 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 is to separate the effective sensor area from the remaining volume of the substrate 1. According to this way in depth limiting surfaces are formed for the supply currents flowing in the structure 1, subjected to the Lorentz force Fl. The surface flow of currents is also limited by the p-ring 9.

Интегралният З-D микросензор за магнитно поле може да се реализира е добре апробираните IC технологии. Магнитометърът допуска интегриране заедно с обработващата сигналите от него периферна електроника. Действието му е в широк температурен диапазон.The integrated 3-D magnetic field microsensor can be implemented with well-tested IC technologies. The magnetometer allows integration together with the signal processing peripheral electronics. Its action is in a wide temperature range.

ПРИЛОЖЕНИЕ: две фигури сAPPENDIX: two figures with

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1] Ч.С. Руменин, С.В. Лозанова, “Микросистема за измерване на трите компоненти на магнитното поле”, Патент за изобретение № BG 65970 В1/09.09.2010 г., per. № 109952/12.09.2007 г.[1] Ch.S. Руменин, С.В. Lozanova, “Microsystem for measuring the three components of the magnetic field”, Patent for invention № EN 65970 B1 / 09.09.2010, per. № 109952 / 12.09.2007

[2] S. Lozanova, Ch. Roumenin, Four-contact Hall microdevice for subsequent 3-D magnetic field-measurement, Proc, of the EUROSENSORS XXII Conf., Dresden, Germany, 2008, pp. 239-242.[2] S. Lozanova, Ch. Roumenin, Four-contact Hall microdevice for subsequent 3-D magnetic field-measurement, Proc, of the EUROSENSORS XXII Conf., Dresden, Germany, 2008, pp. 239-242.

Claims (1)

< Интегрален З-D микросензор за магнитно поле, съдържащ /г-тип полупроводникова подложка, върху едната страна на която на разстояния един от друг са формирани омични контакти - захранващи и регистриращи, всичките заобиколени с дълбок правоъгълен р-тип ринг, токоизточник, три изхода за измерване на взаимноперпендикулярните компоненти на магнитното поле чрез три комбинации на свързване на регистриращите контакти, а магнитното поле е с произволна посока спрямо подложката, ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ с това, че захранващите контакти са три (2), (3) и (4), два от тях (2) и (3) са еднакви, с правоъгълна форма и са успоредни на дългите си страни, между тях симетрично е разположен третият захранващ контакт (4), който е централен и е с квадратна форма, между захранващите контакти (2) и (3), в близост до тях и на едно и също разстояние са разположени по една двойка еднакви контакти, които са регистриращите - първи (5) и втори (6) до единия захранващ контакт (2), и съответно трети (7) и четвърти (8) до другия (3), двойките контакти (5) и (6), и (7) и (8) са симетрични спрямо централния (4) като първият контакт (5) е срещу четвъртия (8), а вторият (6) е срещу третия (7), късите страни на р-ринга (9) са успоредни на дългите страни на правоъгълните контакти (2) и (3), захранващите контакти (2) и (3) през тример (10) и токоизточника (11) са свързани със средния (4), изходът (13) за първата компонента (14) на магнитното поле (12) са третият (7) и четвъртият (8) контакт с комбинация на свързване първи (5) и четвърти (8), и съответно втори (6) и трети (7) контакт, изходът (15) за втората компонента (16) са третият (7) и четвъртият (8) контакт с комбинация на свързване първи (5) и трети (7), и съответно втори (6) и четвърти (8) контакт, а изходът (17) за третата компонента (18) са вторият (6) и четвъртият (8) контакт с комбинация на свързване първи (5) и втори (6), и съответно трети (7) и четвърти (8) контакт.<Integrated 3-D microsensor for magnetic field, containing / g-type semiconductor pad, on one side of which at distances from each other are formed ohmic contacts - power and register, all surrounded by a deep rectangular p-type ring, current source, three the output for measuring the mutually perpendicular components of the magnetic field by three combinations of connection of the registering contacts, and the magnetic field has an arbitrary direction relative to the substrate, CHARACTERIZED in that the supply contacts are three (2), (3) and (4), two of them (2) and (3) are identical, rectangular in shape and parallel to their long sides, between them is symmetrically located the third power contact (4), which is central and square in shape, between the power contacts (2). ) and (3), near them and at the same distance are located a pair of identical contacts, which are the registering - first (5) and second (6) to one power contact (2), and respectively third (7). ) and fourth (8) to another (3), the pairs of contacts (5) and (6), and (7) and (8) are symmetrical with respect to the central (4) with the first contact (5) against the fourth (8) and the second (6) against third (7), the short sides of the p-ring (9) are parallel to the long sides of the rectangular contacts (2) and (3), the supply contacts (2) and (3) through the trimmer (10) and the current source (11) are connected to the middle (4), the output (13) for the first component (14) of the magnetic field (12) is the third (7) and fourth (8) contact with a combination of connection first (5) and fourth (8), and respectively second (6) and third (7) contact, the output (15) for the second component (16) is the third (7) and fourth (8) contact with a combination of connection first (5) and third (7), and second respectively 6) and fourth (8) contact, and the output (17) for the third component (18) is the second (6) and fourth (8) contact with a combination of connection first (5) and second (6), and third respectively ) and fourth (8) contact.
BG111840A 2014-10-13 2014-10-13 Integral 3-d magnetic field microsensor BG66829B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111840A BG66829B1 (en) 2014-10-13 2014-10-13 Integral 3-d magnetic field microsensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111840A BG66829B1 (en) 2014-10-13 2014-10-13 Integral 3-d magnetic field microsensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG111840A true BG111840A (en) 2016-04-28
BG66829B1 BG66829B1 (en) 2019-02-15

Family

ID=56802034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG111840A BG66829B1 (en) 2014-10-13 2014-10-13 Integral 3-d magnetic field microsensor

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG66829B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG66829B1 (en) 2019-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG111840A (en) Integral 3d microsensor for magnetic field
BG112109A (en) A 2d semiconductor magnetometer
BG112485A (en) Hall microsensor
BG112694A (en) Integrated two-axis magnetic field sensor
BG66714B1 (en) Three-component magnetic field microsensor
BG112804A (en) 2d hall effect microsensor with an in-plane sensitivity
BG66624B1 (en) Two-dimensional magnetometer
BG66884B1 (en) Combined microsensor
BG67010B1 (en) Integral magnetometer
BG67038B1 (en) A plane magneto-sensitive microsystem of hall effect sensor
BG112007A (en) A plain magnetically sensitive hall’s effect sensor
BG67551B1 (en) Biaxial magnetosensitive sensor containing hall elements
BG113356A (en) Hall effect microsensor with more than one output
BG113018A (en) In-plane magnetosensitive hall effect device
BG67380B1 (en) Two-dimensional magnetic field microsensor
BG111329A (en) Semiconducting three component magnetometer
BG112090A (en) A micro -hall sensor
BG112064A (en) A multisensory device
BG66436B1 (en) Integrated three-dimensional magnetic field sensor
BG67039B1 (en) Two-axis magnetic field microsensor
BG112115A (en) A micro-hall sensor with tangential sensitivity
BG67250B1 (en) Hall effect semiconductor device
BG112436A (en) In-plane sensitive magnetic-field hall device
BG66433B1 (en) Two-dimensional vector magnetometer
BG113272A (en) Planar magnetically sensitive sensor