BG65935B1

BG65935B1 - Hall-effect micro converter

Info

Publication number: BG65935B1
Application number: BG109868A
Authority: BG
Inventors: Чавдар РУМЕНИН; Сия ЛОЗАНОВА; Светослав НОЙКОВ
Original assignee: Институт По Управление И Системни Изследвания При Бан
Priority date: 2007-05-02
Filing date: 2007-05-02
Publication date: 2010-05-31
Also published as: BG109868A

Abstract

The Hall-effect micro converter comprises a semiconductor pad (1), a current source (10), a third, a second and a third differential amplifier (11, 12 and 13), the outputs of the first and the secondamplifier being connected to the input of the third amplifier (13), whose output is the output of the micro converter. On one side of the pad (1) there are formed five rectangular ohmic contacts û first (2), second (3), third (4), fourth (5) and fifth (6), which are arranged parallel to their long sides. The second contact (3) and the fourth contact (5) are connected through two equal resistors (7 and 8) to a trimmer (9), the middle point of which is connected to one of the terminals of the current source (10), while the other one is connected to the contact (4). The second contact (3) and the fourth contact (5), respectively the first contact (2) and the fifth contact (6), are connected to the inputs of the first differential amplifier (11) and the second differential amplifier (12). Themagnetic field (15) is perpendicular to the cross section of the pad (1).

Description

Изобретението се отнася до микропреобразувател на Хол, приложимо в областта на безконтактната автоматика, микросистемите, сензорната електроника, системите за управление, контролно-измервателната технология, автомобилостроенето, енергетиката, позиционирането на обекти в пространството, уредостроенето, медицината, военното дело и др.The invention relates to a Hall micro converter, applicable in the field of contactless automation, microsystems, sensor electronics, control systems, control technology, automotive, energy, positioning of objects in space, regulation, medicine, military and others.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е микропреобразувател на Хол с редуциран офсет (паразитно изходно напрежение в отсъствие на магнитно поле), съдържащ правоъгълна полупроводникова подложка с при- 20 месен тип проводимост, от двете дълги страни на която са формирани на разстояния, последователно и симетрично спрямо надлъжната ос на подложката съответно по един първи, по един втори, по един трети и по един четвърти омичен контакт. Двойките втори и четвърти контакт са свързани с по един източник на постоянен ток, така че полярностите на вторите и съответно на четвъртите контакти да съвпадат като четвъртите контакти са съединени помежду си. Двойките 30 първи и трети контакт са свързани съответно с входовете на първи и втори диференциален усилвател като изходите на тези два диференциални усилватели са съединени с входа на трети диференциален усилвател, чийто изход е изходът на микропреобразувателя на Хол, а външното магнитно поле е приложено перпендикулярно на равнината на полупроводниковата подложка [1,2].A well-known Hall offset transducer with reduced offset (parasitic output voltage in the absence of a magnetic field) containing a rectangular semiconductor substrate with approx. respectively one first, one second, one third and one fourth ohmic contact. The pairs of second and fourth contacts are connected to a single DC source so that the polarities of the second and fourth contacts respectively coincide with the fourth contacts connected to each other. The first and third contact pairs 30 are connected respectively to the inputs of the first and second differential amplifiers, the outputs of these two differential amplifiers being connected to the inputs of a third differential amplifier whose output is the output of the Hall micro transducer and the external magnetic field is applied perpendicularly. the plane of the semiconductor substrate [1,2].

Недостатъци на този микропреобразувател на Хол са усложнената конструкция, съдържаща два отделни токоизточника, и недостатъчно ефективното редуциране на офсета в различните образци, от предварителните оптимизации на геометрични размери, работни режими и технологии на производство. 45The disadvantages of this Hall microprocessor are the complicated design, which contains two separate power sources, and the inefficient reduction of the offset in the various samples, from the preliminary optimizations of geometric dimensions, operating modes and production technologies. 45

Известен е още и микропреобразувател на Хол, съдържащ полупроводникова подложка с примесен тип проводимост, върху едната страна на която са формирани последователно и на разстояния един от друг четири правоъгълни омични контакти първи, втори, трети и четвърти, разположени успоредно на дългите си страни. Първият и третият контакт са свързани през първи токоизточник, вторият и четвъртият контакти 5 са съединени с втори токоизточник, токоизточниците са в режим генератор на ток като полярностите на захранване на втория и третия контакт съвпадат. Вторият и третият, и съответно първият и четвъртият контакт са свързани с входо10 вете на първи и на втори диференциален усилвател, изходите на които са съединени с входа на трети диференциален усилвател, приложеното външно магнитно поле е перпендикулярно на напречното сечение на полупроводниковата 15 подложка и е успоредно на дългите страни на омичните контакти като изход на микропреобразувателя на Хол е изходът на третия диференциален усилвател [3].Also known is a Hall transducer comprising a semiconductor substrate of impurity type, on one side of which four rectangular ohmic contacts, first, second, third and fourth, parallel to their long sides are formed on one side. The first and third contacts are connected through a first current source, the second and fourth contacts 5 are connected to a second current source, the current sources are in current generator mode and the polarity of the second and third contact power supplies are the same. The second and third and respectively first and fourth contacts are connected to the inputs 10 of the first and second differential amplifiers, the outputs of which are connected to the input of the third differential amplifier, the applied external magnetic field being perpendicular to the cross section of the semiconductor 15 substrate parallel to the long sides of the ohmic contacts, the output of the third differential amplifier is the output of the Hall micro converter [3].

Недостатъци на този микропреобразувател на Хол са усложнената конструкция от двата отделни токоизточника и високото ниво на шума, тъй като омичните контакти, свързани с входовете на диференциалните усилватели са едновременно и захранващи, и двата тока директно 2 5 генерират паразитни шумови напрежения, влошаващи качеството на метрологичната информация.The disadvantages of this Hall transducer are the complicated construction of the two separate power sources and the high noise level, since the ohmic contacts connected to the inputs of the differential amplifiers are both power supply and both currents directly generate 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 information.

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Задача на изобретението е да се създаде микропреобразувател на Хол с опростена конструкция, винаги редуциран офсет за различните образци и понижено ниво на собствен шум. 35 Тази задача се решава с микропреобразувател на Хол, съдържащ полупроводникова подложка с примесен тип проводимост, върху едната страна на която са формирани последователно и на разстояния един от друг пет право40 ъгьлниомични контакти първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни. Третият контакт е централен като вторият и четвъртият, и съответно първият и петият контакти са симетрични спрямо централния. Вторият и четвъртият омичен контакт през два еднакви товарни резистора са свързани с тример, средната точка на който е съединена с единия извод на токоизточник, а другият му извод е свързан с третия омичен контакт. Вторият и 5 0 четвъртият, и съответно първият и петият контактIt is an object of the invention to provide a Hall microprocessor with a simplified construction, always reduced offset for different samples and reduced noise level. 35 This problem is solved by a Hall micro converter comprising a semiconductor substrate with impurity conductivity type, on one side of which five straight angles, first, second, third, fourth and fifth, arranged parallel to one another, are formed alternately its sides. The third contact is central, with the second and fourth contacts, and respectively the first and fifth contacts are symmetrical with respect to the central one. The second and fourth ohmic contacts through two identical load resistors are connected to a trimmer, the midpoint of which is connected to one terminal of the power source and the other terminal to the third ohmic contact. The second and 5 0 fourth, and respectively the first and fifth contacts

65935 Bl са свързани с входовете на първи и втори диференциалнен усилвател, изходите на които са съединени с входа на трети диференциален усилвател, чийто изход е изходът на микропреобразувателя на Хол, а външното магнитно поле е приложено перпендикулярно на напречното сечение на полупроводниковата подложка и е успоредно на дългите страни на правоъгълните омични контакти.65935 Bl are connected to the inputs of the first and second differential amplifiers, the outputs of which are connected to the inputs of a third differential amplifier, the output of which is the output of the Hall micro transducer, and the external magnetic field is applied perpendicular to the cross section of the semiconductor sub-line and on the long sides of the rectangular ohmic contacts.

Предимства на изобретението са опростената конструкция, съдържаща само един токоизточник, офсетът в различните образци е винаги редуциран, ниското ниво на шума, възможността за реализиране на двумерна сензорна микросистема за едновременно и независимо измерване на двете равнинни компоненти на магнитното поле.Advantages of the invention are the simplified construction containing only one current source, the offset in the different samples is always reduced, the low noise level, the possibility of realizing a two-dimensional sensor microsystem for simultaneous and independent measurement of the two plane components of the magnetic field.

Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure

По-подробно изобретението се пояснява с приложената фигура, представляваща едно негово примерно изпълнение.The invention is illustrated in more detail with the accompanying figure, which is an exemplary embodiment thereof.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

Микропреобразувателят на Хол съдържа полупроводникова подложка 1 с примесен тип проводимост, върху едната страна на която са формирани последователно и на разстояния един от друг пет правоъгълни омични контакти първи 2, втори 3, трети 4, четвърти 5 и пети 6, разположени успоредно на дългите си страни. Третият контакт 4 е централен като вторият 3 и четвъртият 5, и съответно първият 2 и петият 6 контакти са симетрични спрямо централния 4. Вторият 3 и четвъртият 5 омичен контакт през два еднакви товарни резистора 7 и 8 са свързани с тример 9, средната точка на който е съединена с единия извод на токоизточник 10, а другият му извод е свързан с третия омичен контакт 4. Вторият 3 и четвъртият 5, и съответно първият 2 и петият 6 контакти са свързани с входовете на първи и втори диференциален усилвател 11 и 12, изходите на които са съединени с входа на трети диференциален усилвател 13, чийто изход 14 е изходът на микропреобразувателя на Хол, а външното магнитно поле 15 е приложено перпендикулярно на напречното сечение на полупроводниковата подложка 1 и е успоредно на дългите страни на пра воъгълните омични контакти 2,3,4,5 и 6.The Hall transducer contains a semiconductor substrate 1 with impurity conductivity type, on one side of which five rectangular ohmic contacts 1, 2, 3, 3, 4, 4 and 5 and 5, arranged parallel to one another, are formed alternately countries. The third contact 4 is central with the second 3 and fourth 5, and respectively the first 2 and fifth 6 contacts are symmetrical with respect to the central 4. The second 3 and fourth 5 ohmic contacts through two identical load resistors 7 and 8 are connected to trimmer 9, the midpoint of which is connected to one terminal of current source 10 and its other terminal is connected to the third ohmic contact 4. The second 3 and fourth 5, and respectively the first 2 and fifth 6 contacts are connected to the inputs of the first and second differential amplifier 11 and 12, the outputs of which are connected to the input of a third differential ntsialen amplifier 13 whose output 14 is the output of the Hall mikropreobrazuvatelya, and the external magnetic field 15 is applied perpendicularly to the cross section of the semiconductor substrate 1 and is parallel to the long sides of the great voagalnite ohmic contacts 2,3,4,5 and 6.

Действието на микропреобразувателя на Хол, съгласно изобретението, е следното.The effect of the Hall micro converter according to the invention is as follows.

При включване на токоизточника 10, в резултат на структурната симетрия спрямо централния трети контакт 4 и еднаквите по стойност товарни резистори 7 и 8, в подложката 1 протичат два еднакви и с противоположна посока токовеWhen the current source 10 is switched on, as a result of the structural symmetry with respect to the central third contact 4 and the load resistors 7 and 8 identical in value, two equal and opposite currents flow in the substrate 1.

1_{3 4} и -1_{4 5} като 1₄ = 1_{3 4} + |-1_{4 5}|. Понеже омичните контакти 3, 4 и 5 са планарни и представляват еквипотенциални равнини, токовете през тях 1₃,1 _{3 4} and -1 _{4 5} as 1 ₄ = 1 _{3 4} + | -1 _{4 5} |. Since the ohmic contacts 3, 4, and 5 are planar and represent equipotential planes, the currents through them 1 ₃ ,

1₄ и 1₅ първоначално са перпендикулярни на горната повърхност на подложката 1 и проникват навътре в обема й. При това компоненти 1₃ и 1₅са съпосочни, а токът 1₄ под контакта 4 е противоположен на тях. Ако по някакви причини двата тока 1_{3 4} и 1_{4 5} се отличават по стойност, равенството I = |-1₄₅| се установява чрез вариране съпротивлението на тримера 9. Такава възможност за изравняване на токовете не е предвидена в известното техническо решение. Различната по повърхността на полупроводниковата подложка 1 температура Т от протичането на токове 1₄,1_{3 4}и 1_{4 5}; наличието намеханични напрежения от корпусирането на чипа с микропреобразувателя на Хол, нанасянето на изолиращи диелектрични покрития или проводящи тънки слоеве върху полупроводниковата подложка 1 при технологичните процеси; геометричните литографски грешки в симетричното разположение на контактите 3 и 5, и 2 и 6, и др. водят до генериране на офсет. Анализът показва, че предложеният микропреобразувател на Хол функционално обединява в подложката 1 два елемента на Хол с изходните контакти 3 и 5, и съответно 2 и 6. По същество техническото решение е мултисензор, предоставящ информация за магнитното поле В 15 едновременно от два изхода. В резултат на описаните по-горе причини на тези два изхода възникват паразитни напрежения (офсети) в отсъствие на магнитно поле В 15 V₃₅ (В = 0) # 0 и съответно V₂₆ (В = 0) * 0. Тъй като токовите компоненти 1₃ и 1₅ през омични контакти 3 и 5 са съпосочни, това води до един и същ знак на офсетите. От друга страна двата функционално интегрирани микросензори на Хол имат обща активна зона в полупроводниковата подложка 1, което е предпоставка за почти изравнени по стойност офсети V_{3 5} (В=0)« V_{2 6} (В=0). Общата преобразувателна област също така гарантира и1 ₄ and 1 _{5 are} initially perpendicular to the upper surface of the substrate 1 and penetrate in its volume. Components 1 ₃ and 1 ₅ are in parallel and the current 1 ₄ under socket 4 is opposite to them. If for any reason the two currents 1 _{3 4} and 1 _{4 5} differ in value, the equality I = | -1 ₄₅ | is established by varying the resistance of the trimmer 9. Such a possibility of equalization of currents is not provided in the known technical solution. The temperature T different from the surface of the semiconductor substrate 1 from currents 1 ₄ , 1 _{3 4} and 1 _{4 5} ; the presence of mechanical stresses from the enclosure of the chip with the Hall micro converter, the application of insulating dielectric coatings or conductive thin layers on the semiconductor substrate 1 during technological processes; geometrical lithographic errors in the symmetrical arrangement of contacts 3 and 5, and 2 and 6, etc. lead to offset generation. The analysis shows that the proposed Hall micro transducer functionally integrates in Hall 1 two elements of Hall with output contacts 3 and 5, and respectively 2 and 6. In essence, the technical solution is a multisensor providing information about the magnetic field B 15 simultaneously from two outputs. As a result of the reasons described above, these two outputs produce spurious voltages (offsets) in the absence of a magnetic field B 15 V ₃₅ (B = 0) # 0 and respectively V ₂₆ (B = 0) * 0. Because the current components 1 ₃ and 1 ₅ through the ohmic contacts 3 and 5 are reciprocal, this leads to the same offset sign. On the other hand, the two functionally integrated Hall microsensors have a common core in semiconductor substrate 1, which is a prerequisite for virtually offset offset V _{3 5} (B = 0) «V _{2 6} (B = 0). The common conversion area also guarantees

65935 Bl перфектно съгласуване и изравняване на температурните дрейфове на двата офсета в широк температурен интервал Делта Т.65935 Bl perfect matching and alignment of the temperature offsets of the two offsets over a wide Delta T.

Прилагането на външното магнитно поле В15 перпендикулярно на напречното сечение на полупроводниковата подложка 1 и успоредно на дългите страни на правоъгълните контакти 2,3, 4,5 и 6 чрез силата на Лоренц F_L ~ ню_0г х В води до деформиране на двете криволинейни токови траектории 1₃.₄ и 1₄₅ в противоположни посоки, ню_йг е дрейфовата скорост на движение на носителите. Например, първата 1_{3 4} се “свива” към горната повърхност на подложката 1, а втората 1₄₅ се “разширява” навътре в обема. В резултат върху горната повърхност на подложката 1, където са разположени омичните контакти се индуцират допълнителни електрически товари, формиращи полето на Хол Е_н. Този сензорен механизъм обуславя магниточувствителността на двата функционално обединени елементи на Хол. Единият от тях е триизводен, формиран е контактите 3 - 4 - 5. В него резултиращото поле на Хол Е_Н1 компенсира действието на силата на Лоренц F_l върху захранващия ток 1₄ от централния контакт 4 като напрежението на Хол е V_H1 (В)= V_{3 5} (В). Особеност на този микросензор е, че контактите 3 и 5 са едновременно захранващи и изходни. Режимът напрежение на Хол V_H1 е в резултат на товарните резистори 7 и 8. По стойност те са най-малко на порядък по-големи от входното съпротивление на микропреобразу вателя. Другият микросензор на Хол е четириизводен, формиран с омичните контактиThe application of the external magnetic field B15 perpendicular to the cross section of the semiconductor substrate 1 and parallel to the long sides of the rectangular contacts 2,3, 4,5 and 6 by the Lorentz force F _L ~ nu _0r x B leads to the deformation of the two curvilinear current trajectories 1 ₃ . ₄ and 1 ₄₅ in opposite directions, nu _d is drifts speed of movement of the carriers. For example, the first 1 _{3 4} "shrinks" to the upper surface of the pad 1, and the second 1 _{45 4} "extends" inward in volume. As a result, additional electrical loads are formed on the upper surface of the substrate 1, where the ohmic contacts are located, forming the Hall E _{n field} . This sensing mechanism determines the magnetosensitivity of the two functionally joined Hall elements. One of them is three-derivative, the contacts 3 - 4 - 5 are formed. In it, the resultant Hall E _{H1 field} compensates for the action of the Lorentz force F _l on the supply current 1 ₄ from the central contact 4 with Hall voltage V _H1 (B) = V _{3 5} (B). A feature of this microsensor is that pins 3 and 5 are both power and output. The Hall V _H1 voltage mode is a result of load resistors 7 and 8. In value, they are at least an order of magnitude greater than the input impedance of the converter. Hall's other microsensor is a four-pin, formed by ohmic contacts

2-3-5-6 като захранващите са 3 и 5, а изходните 2 и 6. В него ефективното поле на Хол Е_Н2 ком5 пенсира силата на Лоренц F_L, действаща върху двете съпосочни токови компоненти 1₃ и 1₅ като напрежението на Хол е V_m (В) з V_{2 6} (В). Важна особеност на двете Холови напрежения V_H1(B) и V_ffi(B) е, че са е противоположен знак, т.е. V_H](B) 10 ⁼ |-V_H2(B)|, тъй като ток 1₄ е противоположен на компоненти 1₃ и 1₅. Ако магниточувствителността S в двата микросензора евентуално се отличава, това се преодолява чрез изравняване на двете Холови напрежения на следващия етап 15 от обработката на сигналите. Именно е вариране на коефициентите на усилване на първия 11 и на втория 12 диференциални усилватели се постига равенството V_n(B) = |-V_]2(B)|.2-3-5-6 with the feeders being 3 and 5 and the output 2 and 6. In it the effective field of Hall E _H2 com5 compensates for the Lorentz force _{L L} acting on the two DC current components 1 ₃ and 1 ₅ as the voltage of Hall is V _m (B) with V _{2 6} (B). An important feature of the two Hall voltages V _H1 (B) and V _ffi (B) is that they are the opposite sign, i. V _H] (B) 10 ⁼ | -V _H2 (B) |, since current 1 ₄ is opposite to components 1 ₃ and 1 ₅ . If the magnetosensitivity S in the two microsensors is eventually different, this is overcome by equalizing the two Hall voltages in the next step 15 of the signal processing. It is precisely the variation of the gain coefficients of the first 11 and the second 12 differential amplifiers that the equality V _n (B) = | -V _{] 2} (B) | is achieved.

Ролята на диференциалните усилватели 11 20 и 12 е да се развържат двете изходни напрежения V_3;5=V_{3 5}(0)+ν_Η1(Β) и v_{2 6} = v_{2 6}(0) - V_ffi(B) на микропреобразувателя на Хол, и да се неутрализира взаимното влияние на изходите му. Диференциалните усилватели 11 и 12 формират 25 изходни напрежения V_n и V₁₂ спрямо обща точка, например третия централен контакт 4, пропорционални на разликата между потенциалите на контактите 3 и 5, и съответно 2 и 6. Чрез третия диференциален усилвател 13 изходните нап30 режения V_n и V₁₂ от усилвателите 11 и 12 се изваждат. По тази причина е в сила равенството:The role of differential amplifiers 11 20 and 12 is to decouple the two output voltages V _{3; 5} = V _{3 5} (0) + ν _Η1 (Β) and v _{2 6} = v _{2 6} (0) - V _ffi (B). Hall's micro converter, and neutralize the interference of its outputs. The differential amplifiers 11 and 12 form 25 output voltages V _n and V ₁₂ relative to a common point, for example, the third central contact 4, proportional to the difference between the potentials of contacts 3 and 5, and respectively 2 and 6. Through the third differential amplifier 13, the output voltage 30 V _n and V ₁₂ of amplifiers 11 and 12 are subtracted. For this reason, equality is valid:

ν_η(β = 0) + Гп(В) - (К₁₂(В = 0) - Т₁₂(В)) - 2Т_М(В) + (Г_П(В = 0) - Т₁₂(В = 0))ν _η (β = 0) + Gn (B) - (K ₁₂ (B = 0) - T ₁₂ (B)) - 2T _M (B) + (G _P (B = 0) - T ₁₂ (B = 0 ))

Следователно магниточувствителното изходно напрежение V₁₄(B) 14 на диференциалния усилвател 13 е удвоено, докато остатъчният офсет на изхода 14 на микропреобразувателя на Хол е драстично редуциран. Редуцирането е в резултат на двата почти равни по стойност и с един и същ знак начални офсети на изходите на микропреобразувателя, които се изваждат с диференциалния усилвател 13.Therefore, the magnetic sensitive output voltage V ₁₄ (B) 14 of the differential amplifier 13 is doubled, while the residual offset at the output 14 of the Hall micro converter is drastically reduced. The reduction is the result of both being almost equal in value and with the same sign of the initial offset of the outputs of the transducer being subtracted with the differential amplifier 13.

Пониженото ниво на шума Ι/f е в резултат от използването на един токоизточник 10 и разполагането на изходните контакти 2 и 6 извън зоната на протичане на захранващия ток 1₄. Така паразитното шумово напрежение, което се по дава на входовете на диференциалните усилватели 11 и 12 е съществено намалено, което води до повишаване резолюцията на микропреобразувателя на Хол.The reduced noise level Ι / f results from the use of a single current source 10 and the positioning of the output contacts 2 and 6 outside the flow area of the supply current 1 ₄ . Thus, the spurious noise voltage applied to the inputs of the differential amplifiers 11 and 12 is substantially reduced, which leads to an increase in the resolution of the Hall micro converter.

θ Неочаквани положителни ефекти на новото техническо решение, в сравнение с известните микропреобразуватели на Хол са: опростената конструкция, съдържаща само един токоизточник; и възможността остатъчният офсет вθ Unexpected positive effects of the new technical solution in comparison with the known Hall micro converters are: the simplified construction containing only one power source; and the possibility of a residual offset in

5 различните образци да бъде винаги редуциран и ниското ниво на шума от оригиналната приборна конструкция. Независимо от евентуалните различия в електрическите и технологичните характеристики на отделните образци, с тримера 95 always reduce the different samples and the low noise level of the original instrument structure. Notwithstanding any differences in the electrical and technological characteristics of the individual samples, the trimmer 9

65935 Bl е възможно винаги, варирайки в малки граници токовите компоненти 1₃ и 1₅, да се постигне един и същ знак и почти изравняване по стойност на двата начални офсета. Такава алтернатива в известното решение отсъства. Това е причината в различните образци да не се постига винаги редуциране на офсета. Дори често пъти остатъчният офсет е повишен, вместо редуциран (когато началните офсети са с различен знак и диференциалният усилвател 13 ги сумира).65935 Bl it is always possible, varying in small limits the current components 1 ₃ and 1 ₅ , to achieve the same sign and almost equalization in the value of the two initial offsets. There is no such alternative in the known solution. This is why the different samples do not always reduce the offset. Even often the residual offset is increased instead of reduced (when the initial offset is of a different sign and the differential amplifier 13 sums them up).

Проведените експерименти с п-тип силициеви микропреобразуватели на Хол, съгласно изобретението, установиха без изключение редуциране на офсета V₁₄(B=0). Редуцирането е наймалко с около два порядъка в сравнения с офсетите на двата изхода, независимо от неминуемите първоначални различия в електрическите характеристики на образците. Собственият шум 1/f (фликер шумът) е намален около 50-60 пъти.Experiments with n-type silicon Hall microprocessors according to the invention have found, without exception, a reduction of the V ₁₄ offset (B = 0). The reduction is at least about two orders of magnitude compared to the offsets of the two outputs, despite the inevitable initial differences in the electrical characteristics of the samples. Own noise 1 / f (flicker noise) is reduced about 50-60 times.

Друго предимство на новия сензор на Хол с редуциран офсет е, че на негова основа може да се конструира двумерна 2D сензорна микросистема за измерване на двете компоненти В_х и В_у на магнитното поле В15, лежащо в равнината 25 на полупроводниковата подложка 1. Това решение съдържа два еднакви микропреобразуватели на Хол с общия трети централен контакт 4, ориентирани един спрямо друг на 90°. При произволна посока на полето В 15 неговите равнин- 30 ни компоненти В_х и В_у активират съответните взаимноперпендикулярни Холови канали, като напреженията от изходите 14 на третите диференциални усилватели 13 предоставят едновременно и независимо информация за магнитни компоненти В_х и В_у. Стойността на равнинния вектор В се дава с релацията |В| = (В_х ² + Ву²)^1/2, а ъгълът алфа между В и хоризонталната х ос на координатната система х-у с израза алфа = tan'¹ (Ву/В_х).Another advantage of the new Hall Offset Reduced Offset Sensor is that a two-dimensional 2D sensor microsystem can be constructed from it to measure the two components B _x and B _y of the B15 magnetic field lying in the plane 25 of the semiconductor substrate 1. This solution contains two identical Hall micro transducers with a common third central contact 4 oriented 90 ° to each other. In the arbitrary direction of field B 15, its plane components B _x and B _y activate the corresponding perpendicular Hall channels, with the voltages from the outputs 14 of the third differential amplifiers 13 providing simultaneously and independently information about the magnetic components B _x and B _y . The value of the plane vector B is given by the relation | B | = (B _x ² + Wu ² ) ^1/2 , and the angle alpha between B and the horizontal x axis of the coordinate system x-y with the expression alpha = tan ' ¹ (Wu / B _x ).

Предпочитаната технология за реализиране на микропреобразувателя на Хол е CMOS.The preferred technology for implementing Hall's micro converter is CMOS.

Claims

1. Hall micro transducer comprising a semiconductor substrate with a mixed type 5 conductivity on one side of which are formed alternately rectangular ohmic contacts parallel to their long sides, current, first and second differential amplifiers, the outputs of which are connected to the input of a third differential amplifier whose output is the output of the Hall transducer, the external magnetic field is perpendicular to the cross section of the semiconductor substrate and is parallel to the long of rectangular ohmic 15 contacts, characterized in that the ohmic contacts are five - first (2), second (3), third (4), fourth (5) and fifth (6), the third contact (4) is central , with the second (3) and fourth (5) and respectively the first and fifth (6) contacts being symmetrical with respect to the central (4), second (3) and fourth (5) ohmic contacts through two identical load resistors (7 and 8) are connected to a trimmer (9), the midpoint of which is connected to one terminal of the power source (10) and its other terminal is connected to the third contact (4), the second (3) and the fourth (5) and respectively the first your (2) and fifth (6) contacts are connected to the inputs of the first (11) and second (12) differential amplifiers.