BG112109A

BG112109A - A 2d semiconductor magnetometer

Info

Publication number: BG112109A
Application number: BG112109A
Authority: BG
Inventors: Сия ЛОЗАНОВА; Чавдар РУМЕНИН; Светослав НОЙКОВ
Original assignee: Институт По Системно Инженерство И Роботика - Бан
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-28
Also published as: BG66954B1

Abstract

The 2D semiconductor magnetometer contains an n-type semiconductor wafer (1) with a rectangular shape, on top of the one plain of which are formed ohmic contacts, as to each of its short sides and parallel to them is located one elongated ohmic power contact (2 and 3), a power source (7) and an electronic key (10), connecting the ohmic contacts. The magnetic field (9) which is being measured has a random direction. In the middle in the area between the power up contacts (2 and 3) and in proximity to the long sides of the wafer (1) are formed two middle ohmic contacts (4 and 5). The contacts (2 and 3) are linked through a high-ohmic load resistor (6) with the power source (7) and at the same time linked with a high-ohmic trimmer (8). To measure the first orthogonal component of the magnetic field (9), parallel to the contacts (2 and 3), the two middle contacts (4 and 5) are linked to each other by the key (10, as the differential outlets (11) of this magnetic component are the middle point of the trimmer (8) and the point where the contacts (4 and 5) link. To measure the second orthogonal component of the vector of the magnetic field (9), the perpendicular plain of the wafer (1), the differential outlet (12) serve as the two contacts (4 and 5).

Description

2-D ПОЛУПРОВОДНИКОВ МАГНИТОМЕТЪР2-D SEMICONDUCTOR MAGNETOMETER

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF THE INVENTION

Изобретението се отнася до 2-D полупроводников магнитометър, приложимо в областта на роботиката и мехатрониката, сензориката, когнитивните интелигентни системи, безпилотните летателни апарати, микро- и нано-технологиите, безконтактната автоматика и безконтактното измерване на ъглови и линейни премествания, позиционирането на обекти в равнината, енергетиката и енергийната ефективност, контролноизмервателната технология и слабополевата магнитометрия, военното дело и контратероризма, и др.The invention relates to a 2-D semiconductor magnetometer, applicable in the field of robotics and mechatronics, sensors, cognitive intelligent systems, unmanned aerial vehicles, micro- and nano-technologies, non-contact automation and non-contact measurement of angular and linear displacements in positioning plane, energy and energy efficiency, control and measurement technology and low-field magnetometry, military affairs and counter-terrorism, etc.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА ’ *’ * ’ ’ * ’BACKGROUND OF THE INVENTION '*' * '' * '

Известен е 2-D полупроводников магнитометър, измерващ последователно две от трите взаимноперпендикулярни компоненти на вектора на магнитното поле, съдържащ и-тип полупроводникова подложка с правоъгълна форма, върху едната равнина на която откъм късите й страни и успоредно на тях са формирани по един продълговат захранващ омичен контакт - първи и втори. В областта между тях и в близост до двете дълги страни на подложката са формирани по два продълговати с еднакви размери омични контакти - първият и вторият са в близост до първия захранващ контакт, а третият и четвъртият - до втория захранващ контакт като първият и третият и съответно вторият и четвъртият са разположени откъм една и съща дълга страна на подложката. Захранващите контакти са свързани с токоизточник. Измерваното магнитно поле е с произволна посока спрямо подложката. За измерване на първата ортогонална компонента на магнитното поле, успоредна на първия, втория, третия и четвъртия контакт - първият и четвъртият, и съответно вторият и третият контакти са свързани помежду си чрез електронен ключ като диференциалният изход за тази магнитна компонента са третият и четвъртият контакт. За измерване на втората ортогонална компонента на вектора на магнитното поле, перпендикулярна на равнината на подложката - първият и третият, и съответно вторият и четвъртият контакт са свързани помежду си чрез електронния ключ като диференциалният изход за тази компонента са първият и вторият контакт, [1-3].A 2-D semiconductor magnetometer is known, measuring two of the three mutually perpendicular components of the magnetic field vector, containing an i-type semiconductor substrate with a rectangular shape, on one plane of which on its short sides and parallel to them are formed an elongated feeder. ohmic contact - first and second. In the area between them and near the two long sides of the pad are formed two elongated ohmic contacts of the same size - the first and second are close to the first supply contact, and the third and fourth - to the second supply contact as the first and third and respectively the second and fourth are located on the same long side of the pad. The power contacts are connected to a power source. The measured magnetic field has an arbitrary direction with respect to the substrate. To measure the first orthogonal component of the magnetic field, parallel to the first, second, third and fourth contact - the first and fourth, and respectively the second and third contacts are connected to each other by an electronic key as the differential output for this magnetic component are the third and fourth contact . To measure the second orthogonal component of the magnetic field vector, perpendicular to the plane of the substrate - the first and third, and respectively the second and fourth contacts are connected to each other by an electronic key as the differential output for this component are the first and second contact, [1- 3].

Недостатък на този 2-D полупроводников магнитометър е усложнената конструкция, изискваща общо шест омични контакта.The disadvantage of this 2-D semiconductor magnetometer is the complicated construction, requiring a total of six ohmic contacts.

Недостатък е също редуцираната резолюция на отделните изходни канали при измерване на двете магнитни компоненти в резултат на увеличените габарити на магнитометъра от голямото количество контакти.Another disadvantage is the reduced resolution of the individual output channels when measuring the two magnetic components as a result of the increased dimensions of the magnetometer due to the large number of contacts.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задача на изобретението е да се създаде 2-D полупроводников магнитометър с опростена конструкция и висока резолюция.It is an object of the invention to provide a 2-D semiconductor magnetometer with a simple construction and high resolution.

Тази задача се решава с 2-D полупроводников магнитометър, измерващ последователно две от трите взаимноперпендикулярни компоненти на вектора на магнитното поле, съдържащ п-тип полупроводникова подложка с правоъгълна форма, върху едната равнина на която откъм късите й страни и успоредно на тях са формирани по един продълговат омичен захранващ контакт. По средата в областта между тях и в близост до дългите страни на подложката е формиран по един среден омичен контакт. Захранващите контакти са съединени през високоомен товарен резистор с токоизточник и едновременно са свързан^ “ό високоомен тример. Измерваното магнитно поле е с произволна посока спрямо подложката. За измерване на първата ортогонална компонента на магнитното поле, успоредна на захранващите контакти, двата средни контакта са свързани помежду си чрез електронен ключ, като диференциалният изход за тази магнитна компонента са средната точка на тримера и точката на свързване на средните контакти. За измерване на втората ортогонална компонента на вектора на магнитното поле, перпендикулярна на равнината на подложката, диференциалният изход за тази компонента са двата средни контакта.This problem is solved with a 2-D semiconductor magnetometer, measuring two of the three mutually perpendicular components of the magnetic field vector, containing a rectangular p-type semiconductor substrate, on one plane of which on its short sides and parallel to them are formed by an elongated ohmic power supply contact. In the middle in the area between them and near the long sides of the substrate, a middle ohmic contact is formed. The supply contacts are connected through a high-impedance load resistor to a current source and at the same time a high-impedance trimmer is connected. The measured magnetic field has an arbitrary direction with respect to the substrate. To measure the first orthogonal component of the magnetic field parallel to the supply contacts, the two middle contacts are connected to each other by an electronic switch, the differential output for this magnetic component being the midpoint of the trimmer and the point of connection of the middle contacts. To measure the second orthogonal component of the magnetic field vector perpendicular to the substrate plane, the differential output for this component is the two middle contacts.

Предимство на изобретението е опростената конструкция поради отпадането на необходимостта от два омични контакта.An advantage of the invention is the simplified construction due to the elimination of the need for two ohmic contacts.

Предимство е също високата резолюция на отделните изходни канали при измерване на магнитното поле поради намалените габарити на магнитометъра от редуцирания брой контакти.Another advantage is the high resolution of the individual output channels when measuring the magnetic field due to the reduced dimensions of the magnetometer due to the reduced number of contacts.

Предимство е още намаленото паразитно междуканално влияние при последователното измерване на двете магнитни компоненти в резултат на опростената конструкция и подобрената структурна и електрическа симетрия на 2-D магнитометъра.Another advantage is the reduced parasitic interchannel influence in the sequential measurement of the two magnetic components as a result of the simplified construction and the improved structural and electrical symmetry of the 2-D magnetometer.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES

По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено на приложената Фигура 1.The invention is illustrated in more detail by an exemplary embodiment thereof, given in the attached Figure 1.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION

2-D полупроводниковият магнитометър, измерващ последователно две от трите взаимноперпендикулярни компоненти на вектора на магнитното поле, съдържа и-тип полупроводникова подложка 1 с правоъгълна форма, върху едната равнина на която откъм късите й страни и успоредно на тях са формирани по един продълговат омичен захранващ контакт 2 и 3. По средата в областта между тях и в близост до дългите страни на подложката 1 е формиран по един среден омичен контакт 4 и 5. Захранващите контакти 2 и 3 са съединени през високоомен товарен резистор 6 с токоизточник 7 и едновременно са свързани с високоомен тример 8. Измерваното магнитно поле 9 е с произволна посока спрямо подложката 1. За измерване на първата ортогонална компонента на магнитното поле 9, успоредна на захранващите контакти 2 и 3, двата средни контакта 4 и 5 са свързани помежду си чрез електронен ключ 10, като диференциалният изход 11 за тази магнитна компонента са средната точка на тримера 8 и точката на свързване на контакти 4 и 5. За измерване на втората ортогонална компонента на вектора на магнитното поле 9, перпендикулярна на равнината на подложката 1, диференциалният изхОД 12 за тази компонента са двата контакта 4 и 5.The 2-D semiconductor magnetometer, sequentially measuring two of the three mutually perpendicular components of the magnetic field vector, comprises a rectangular-shaped semiconductor substrate 1, on one plane of which an elongated ohmic power supply is formed on its short sides and parallel to them. contact 2 and 3. In the middle in the area between them and near the long sides of the pad 1 is formed a middle ohmic contact 4 and 5. The supply contacts 2 and 3 are connected through a high-resistance load resistor 6 to a current source 7 and are simultaneously connected with a high-resistance trimmer 8. The measured magnetic field 9 is in an arbitrary direction relative to the substrate 1. To measure the first orthogonal component of the magnetic field 9 parallel to the supply contacts 2 and 3, the two middle contacts 4 and 5 are connected by an electronic switch 10 , the differential output 11 for this magnetic component being the midpoint of the trimmer 8 and the point of connection of contacts 4 and 5. For and measuring the second orthogonal component of the magnetic field vector 9, perpendicular to the plane of the substrate 1, the differential output 12 for this component are the two contacts 4 and 5.

Действието на 2-D полупроводниковия магнитометър, съгласно изобретението, е следното. При включване на двата контакта 2 и 3 през високоомния товарен резистор R 6 към токоизточника 7, между тях през обема на подложката 1 протича постоянен захранващ ток /₂₃ = const, т.е. функционирането на магнитометъра по причина на резистора R 6 е в режим генератор на ток. Ефективната траектория на тока Дз ^екриволинейна, тъй като тя стартира и завършва върху планарните захранващи контакти 2 и 3. Те представляват еквипотенциални равнини и в отсъствие на външно магнитно поле В 9 токвите линии 7₂,з са винаги перпендикулярни в зоните под тях. В останалата част от обема на подложката 1 ефективната траектория на тока /₂,з е успоредна на горната й страна. Предвид избраната структурна симетрия на всички омични контакти 2, 3, 4 и 5 по отншение на центъра на правоъгълната подложка 1 (точката на пресичане на диагоналите на тази правоъгълна област), траекторията на тока /₂,з е също симетрична спрямо този център в равнината y-z, Фигура 1. Фактически токовите линии са във висока степен симетрични спрямо двата средни контакта 4 и 5.The operation of the 2-D semiconductor magnetometer according to the invention is as follows. When the two contacts 2 and 3 are connected through the high-resistance load resistor R 6 to the current source 7, a constant supply current / ₂₃ = const flows between them through the volume of the substrate 1, ie. the operation of the magnetometer due to the resistor R 6 is in current generator mode. The effective current trajectory Dz ^is curvilinear, as it starts and ends at the planar supply contacts 2 and 3. They represent equipotential planes and in the absence of an external magnetic field B 9 the current lines 7 ₂ , h are always perpendicular to the zones below them. In the remaining part of the volume of the substrate 1, the effective current trajectory / ₂ , h is parallel to its upper side. Given the chosen structural symmetry of all ohmic contacts 2, 3, 4 and 5 with respect to the center of the rectangular pad 1 (the point of intersection of the diagonals of this rectangular area), the current trajectory / ₂ , h is also symmetrical with respect to this center in the plane yz, Figure 1. In fact, the current lines are highly symmetrical with respect to the two middle contacts 4 and 5.

Външното магнитно поле В 9, което е с произволна ориентация спрямо подложката 1 чрез двете си взаимноперпендикулярни компоненти В_х и B_z води до възникване на две латерално отклоняващи движещите се електрони /₂,з сили на Лоренц, F_L = gV_dr х В, където q е елементарният товар на електрона, a V_dr е векторът на средната дрейфова скорост на носителите по осите у и z, [3]. В резултат на тази Лоренцова дефлекция на токовите линии, в повърхностната зона на средните контакти 4 и 5, където те са разположени, се генерират допълнителни електрически товари от ефекта на Хол, Фигура 1. Това води до поява на съответни потенциали на Хол върху тези контакти от двете взаимно ортогонални компоненти В_х и B_zна вектора на магнитното поле В 9, V/sC^x) и ±ν₄,₅(Β_ζ). Последователното във времето свързване по определен начин на Холовите контакти 4 и 5 чрез електронния ключ 10 цели селективно извличане на метрологична информация за двете отделни компоненти В_х и B_z на магнитния вектор В 9.The external magnetic field B 9, which has an arbitrary orientation with respect to the substrate 1 through its two mutually perpendicular components B _x and B _z leads to the appearance of two laterally deflecting moving electrons / ₂ , 3 Lorentz forces, F _L = gV _dr x B, where q is the elementary load of the electron, and V _dr is the vector of the average drift velocity of the carriers along the y and z axes, [3]. As a result of this Lorentz deflection of the current lines, in the surface zone of the middle contacts 4 and 5, where they are located, additional electrical loads are generated by the Hall effect, Figure 1. This leads to the appearance of corresponding Hall potentials on these contacts. of the two mutually orthogonal components B _x and B _z of the magnetic field vector B 9, V / sC ^ x) and ± ν ₄ , ₅ (Β _ζ ). The sequential connection in a certain way of the Hall contacts 4 and 5 by means of the electronic switch 10 aims at selective extraction of metrological information for the two separate components B _x and B _z of the magnetic vector B 9.

Магнитно поле В_х въздейства върху латералната дрейфова скорост V_dr>y и вертикалната компонента на скоростта V_dr,_z, Фигура 1. Така съответната сила на Лоренц F_L премества траекторията /_2?3 в средната област на подложката 1 в равнината z-y или към горната повърхност или към обема (в зависимост от посоките на тока /₂,з^и магнитното поле В_х), т.е. силата на Лоренц F_L “свива” или “удължава” ефективната токова траектория /₂₎з в равнината z-y. В резултат върху горната повърхност на чипа 1, респективно върху контакти 4 и 5 едновременно се генерират Холови потенциали с един и същ знак и стойност, които носят информация за посоката и стойността на магнитната компонента В_х. Върху контакти 4 иMagnetic field B _x affects the lateral drift velocity V _{dr> y} and the vertical component of the velocity V _dr , _z , Figure 1. Thus the corresponding Lorentz force F _L moves the trajectory / _{2? 3} in the middle region of the substrate 1 in the plane zy or to the upper surface or to the volume (depending on the directions of current / ₂ , h ^{and the} magnetic field B _x ), i.e. the Lorentz force F _L “shrinks” or “lengthens” the effective current trajectory / ₂₎ h in the zy plane. As a result, Hall potentials with the same sign and value are simultaneously generated on the upper surface of the chip 1, respectively on contacts 4 and 5, which carry information about the direction and value of the magnetic component B _x . On contacts 4 and

5, освен линеен и полярен (нечетен) Холов потенциал ± V₄,5(^_XJ се гене*{5йр’<Г и квадратичен и четен от магнитното поле В_х магниторезистивен сигнал MR ~ В _х. Пълното компенсиране на паразитното, в нашия случаи, геометричното квадратично магнитосъпротивление (квадратичното напрежение V (В_х) върху Ходовите контакти 4 и 5 от магнитната индукция В_х) се осъществява с включения към захранващи контакти 2 и 3 високоомен тример г 8. Чрез тримера г 8 квадратичното магниторезистивно напрежение У₂,з(А) ~ В² _Х върху контакти 2 и 3 се разпределя така, че потенциалът върху средната точка на тримера г 8 да съвпада с генерирания в поле В_х квадратичен потенциал У_4>5 върху непосредствено свързаните контакти 4 и 5. Върху тях също възниква квадратично напрежение от ефекта на магнитосъпротивление. Тримерът г 8 е високоомен с цел да не шунтира протичащия през подложката 1 захранващ ток /₂,з- Пълната компенсация на това паразитно квадратично напрежение се постига с нулиране на изхода 11 в отсъствие на магнитно поле В_х = 0, т.е. с компенсирането на паразитния офсет. Тогава на диференциалния изход 11, формиран от средната точка на тримера г 8 и точката на свързване чрез ключа 10 на контакти 4 и 5 остава само линейното и полярно (нечетно) напрежение на Хол V₄-5(B_X) ~ В_х. То е носител на метрологичната информация за ортогоналната магнитна компонента В_х, успоредна на контакти 2 и 3.5, in addition to linear and polar (odd) Hall potential ± V ₄ , 5 (^ _X J is generated * {5yr '<D and quadratic and even from the magnetic field B _x magnetoresistive signal MR ~ B _x . Complete compensation of the parasitic, in our cases, the geometric square magnetoresistance (quadratic voltage V _(x) on vehicle contacts 4 and 5 of the magnetic induction B _x) is implemented with the plugged contacts 2 and 3 high resistive trimmer d 8. by trimer d 8 quadratic magnetoresistive voltage U ₂ , h (A) ~ B ² _X on contacts 2 and 3 is distributed so that the potential on the midpoint of the trimmer r 8 coincides with the square potential _{generated in field B x} _{Y 4> 5} on the directly connected contacts 4 and 5. On The trimmer r 8 is high-impedance in order not to bypass the supply current / ₂ flowing through the substrate 1, h- The full compensation of this parasitic quadratic voltage is achieved by resetting the output 11 in resp. action of magnetic field B _x = 0, ie with parasitic offset compensation. _{Then only the linear and polar (odd) Hall voltage V 4} -5 (B _X ) ~ B _x remains on the differential output 11 formed by the middle point of the trimmer r 8 and the connection point via the switch 10 of contacts 4 and 5. It is a carrier of metrological information for the orthogonal magnetic component B _x , parallel to contacts 2 and 3.

В поле B_z силата на Лоренц F_L = gVdr,_y х B_z въздейства върху компонентата V_dr._v на дрейфовата скорост V_dr на електроните, Фигура 1. Осъществява се латерална дефлекция на токовите линии в равнината х-у. Така върху дългите страни на подложката 1 и съответно върху контакти 4 и 5 едновременно се генерират равни по стойност, но противоположни по знак Холови потенциали Vh4(B_z) и -V_H5(F_z). Именно те обуславят диференциалния Холов изход ν₄,5(Β_ζ) 12 на 2-D магнитометъра, даващ метрологичната информация за ортогоналната магнитна компонента Β_ζ.In the field B _z the Lorentz force F _L = gVdr, _y x B _z affects the component V _dr . _v of the drift velocity V _dr of the electrons, Figure 1. Lateral deflection of the current lines in the x-y plane takes place. Thus, on the long sides of the substrate 1 and on the contacts 4 and 5, respectively, equal in value, but opposite in sign Hall potentials Vh4 (B _z ) and -V _H 5 (F _z ) are generated simultaneously. Namely they determine the differential output cholic ν _4, 5 (Β _ζ) 12 on 2-D magnetometer, giving the metrological information for the orthogonal magnetic component Β _ζ.

Важна особеност е, че всяка една от двете последователни във времето конфигурации на контактите 4 и 5, Фигура 1, осъществява потискане върху изходите 11 и 12 на напрежение от другата „паразитната” в случая компонента на вектора В 9. Тези сигнали в изходи 11 и 12 се явяват синфазни добавки и там се компенсират, минимизирайки паразитното междуканално влияние. Абсолютната стойност на вектора на магнитното поле В 10 се дава с израза:|В| = ψ² +В²У'², [3].An important feature is that each of the two successive configurations of the contacts 4 and 5, Figure 1, performs voltage suppression on the outputs 11 and 12 of the other "parasitic" in this case component of the vector B 9. These signals in outputs 11 and 12 are in-phase additives and there compensate, minimizing the parasitic interchannel influence. The absolute value of the vector of the magnetic field B 10 is given by the expression: | = ψ ² + В ² У ' ² , [3].

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение се заключава във възможността само с четири омични контакта, един и същ захранващ ток /₂,з> един токоизточник 7 и две състояния на изходни контакти 4 и 5 да се извлече пълна метрологична информация за двете равнинни компоненти на вектора В 9. Фактически процедурата е разширена във времето, а не в пространството. Така конструкцията се опростява като омичните контакта са общо четири. Понеже габаритите* редуцирани, резолюцията на новия 2-D магнитометър е също повишена.The unexpected positive effect of the new technical solution lies in the possibility with only four ohmic contacts, the same supply current / ₂ , h> one current source 7 and two states of output contacts 4 and 5 to extract complete metrological information for the two plane components of the vector B 9. In fact, the procedure is extended in time, not in space. This simplifies the construction by having a total of four ohmic contacts. Because the dimensions * are reduced, the resolution of the new 2-D magnetometer is also increased.

2-D магнитометърът се реализира със стандартна CMOS технология, BiCMOS или микромашининг процеси и може да се интегрира върху общ силициев чип заедно с обработващата сигналите от него периферна електроника. Последователното реализиране във времето на двете конфигурации с контакти 4 и 5 се осъществява с честота f на мултиплексиране (превключване) по-висока от евентуални изменения на стойността и посоката на магнитното поле В 9. Чрез формиране на дълбок р-ринг около омичните контакти 2, 3, 4 и 5 се постига минимизиране на повърхностното разтичане на тока /2,3· Освен това токовите линии /2,3 проникват по-дълбоко в обема на полупроводниковата подложка 1 и върху тях по-ефективно действат отклоняващите сили на Лоренц. Следователно въздействието на компоненти В_х и В_г на магнитното поле В 10 чрез силите на Лоренц F_L върху тока /₂,з е значително повишено, и чувствителността на сензорните канали също. Функционирането на този 2-D мултисензор е възможно в широк температурен диапазон, включително при криогенни температури. За приложения в слабополевата магнитометрия 2-D микросензорът може да се интегррира с концентратори на магнитното поле 9 от ферит или μ-метал, увеличавайки така чувствителностите на каналите.The 2-D magnetometer is implemented with standard CMOS technology, BiCMOS or micromachining processes and can be integrated on a common silicon chip together with the peripheral electronics processing the signals from it. The sequential realization in time of the two configurations with contacts 4 and 5 is performed with a frequency f of multiplexing (switching) higher than possible changes in the value and direction of the magnetic field B 9. By forming a deep p-ring around the ohmic contacts 2, 3, 4 and 5, the surface current dissipation is minimized / 2,3 · In addition, the current lines / 2,3 penetrate deeper into the volume of the semiconductor substrate 1 and the Lorentz deflection forces act on them more effectively. Therefore, the effect of components B _x and B _d on the magnetic field B 10 by the Lorentz forces F _L on the current / ₂ , h is significantly increased, and so is the sensitivity of the sensor channels. Operation of this 2-D multisensor is possible over a wide temperature range, including cryogenic temperatures. For low-field magnetometry applications, the 2-D microsensor can be integrated with ferrite or μ-metal magnetic field concentrators 9, thus increasing channel sensitivities.

ПРИЛОЖЕНИЕ: една фигураAPPENDIX: one figure

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1] S.V. Lozanova, S.A. Noykov, A.J. Ivanov, G.N. Velichkov, C.S. Roumenin, 3-D silicon Hall device with subsequent magnetic-field components measurement, Procedia Engineering, 87 (2014), pp. 1107-1110.[1] S.V. Лозанова, С.А. Noykov, A.J. Иванов, Г.Н. Velichkov, C.S. Roumenin, 3-D silicon Hall device with subsequent magnetic-field components measurement, Procedia Engineering, 87 (2014), pp. 1107-1110.

[2] S. Lozanova, S. Noykov, C. Roumenin, Three-dimensional magnetometer based on subsequent measurement principle, Sensors and Actuators, A 222 (2015), pp. 329-334.[2] S. Lozanova, S. Noykov, C. Roumenin, Three-dimensional magnetometer based on subsequent measurement principle, Sensors and Actuators, A 222 (2015), pp. 329-334.

[3] Ch. Roumenin, “Microsensors for magnetic field”, Ch. 9, in „MEMS - a practical guide to design, analysis and applications”, ed. by J. Korvink and O. Paul, William Andrew Publ., USA, 2006, pp. 453-523; ISBN: 0-8155-1497-2.[3] Ch. Roumenin, “Microsensors for magnetic field”, Ch. 9, in “MEMS - a practical guide to design, analysis and applications”, ed. by J. Korvink and O. Paul, William Andrew Publ., USA, 2006, pp. 453-523; ISBN: 0-8155-1497-2.

Claims

PATENT CLAIMS

4- 2-D semiconductor magnetometer, containing an i-type semiconductor pad with a rectangular shape, on one plane of which are formed ohmic contacts as on its short sides and parallel to them there is an elongated ohmic power supply contact, current source and electronic key connecting ohmic contacts, and the measured magnetic field has an arbitrary direction relative to the substrate, CHARACTERIZED in that in the middle in the area between the supply contacts (2) and (3) and near the long sides of the substrate (1) is formed a middle ohmic contact (4) and (5), contacts (2) and (3) are connected through a high-resistance load resistor (6) to the current source (7) and simultaneously connected to a high-resistance trimmer (8), for measuring the first orthogonal component of the magnetic field (9), parallel to contacts (2) and (3), the two middle contacts (4) and (5) are connected to each other by the switch (10) as the differential output (11) for this magnetic component is the midpoint of trimmer (8) and the point of connection is on contacts (4) and (5), for measuring the second orthogonal component of the magnetic field vector (9), perpendicular to the plane of the substrate (1), the differential output (12) are the two contacts (4) and (5) .