BG66790B1 - X-, Y-, and Z-COMPONENT MAGNETOMETER - Google Patents
X-, Y-, and Z-COMPONENT MAGNETOMETER Download PDFInfo
- Publication number
- BG66790B1 BG66790B1 BG111641A BG11164113A BG66790B1 BG 66790 B1 BG66790 B1 BG 66790B1 BG 111641 A BG111641 A BG 111641A BG 11164113 A BG11164113 A BG 11164113A BG 66790 B1 BG66790 B1 BG 66790B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- emitter
- collectors
- current source
- contacts
- terminal
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Област на техникатаField of technology
Изобретението се отнася до X-, Y- и Z-компонентен магнитометър, приложимо в областта на микро- и нанотехнологиите, сензориката, безконтактното измерване на ъглови и линейни премествания, роботиката и мехатрониката, биомедицинските изследвания, безконтактната автоматика, контролноизмервателната техника, позиционирането на обекти в пространството, енергетиката, слабополевата магнитометрия, военното дело и сигурността, и др.The invention relates to X-, Y- and Z-component magnetometer, applicable in the field of micro- and nanotechnologies, sensors, non-contact measurement of angular and linear displacements, robotics and mechatronics, biomedical research, non-contact automation, control measuring equipment, positioning in space, energy, low-field magnetometry, military affairs and security, etc.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Известен е X-, Y- и Z-компонентен магнитометър, измерващ едновременно и независимо трите взаимноперпендикулярни компоненти на вектора на магнитното поле, съдържащ квадратна полупроводникова подложка с първи тип проводимост, върху едната страна на която са формирани квадратен емитер с втори тип проводимост, разположен в централната част на подложката, на разстояния и симетрично от него има съответно: четири еднакви двойки продълговати колектори - първи и втори по посока на часовниковата стрелка с втория тип проводимост, като разстоянието между първия и втория колектор на всяка от двойките не надвишава дължината на страната на емитера и двойките продълговати колектори са разположени една спрямо друга на 90°, в средната част между продълговатите колектори на всяка от двойките продълговати колектори е формиран още по един колектор с квадратна форма и с втория тип проводимост, а извън двойките продълговати колектори и симетрично на квадратните колектори има по един базов контакт с първия тип проводимост, които са успоредни на страните на емитера, като дължината им е равна на разстоянието между продълговатите колектори. Емитерът е включен в права посока през първи токоизточник към четирите базови контакта, всички първи и съответно всички втори продълговати колектори са съединени помежду си, като двете им общи точки през еднакви по стойност товарни резистори са свързани с единия извод на втори токоизточник така, че колекторите да са включени в обратна посока, а другият извод на този токоизточник е съединен с базовите контакти. Срещуположните спрямо емитера двойки квадратни колектори през еднакви товарни резистори са включени в обратна посока към втория токоизточник. Външното магнитно поле е с произволна ориентация спрямо полупроводниковата подложка като диференциалните изходи по напрежение на магнитометъра за трите взаимноперпендикулярни компоненти са двете общи точки на свързване на първите и вторите продълговати колектори и съответно едната и другата срещуположни спрямо емитера двойки квадратни колектори [1].An X-, Y- and Z-component magnetometer is known, measuring simultaneously and independently the three mutually perpendicular components of the magnetic field vector, comprising a square semiconductor substrate with a first conductivity type, on one side of which a square emitter with a second conductivity type is formed. in the central part of the pad, at distances and symmetrically from it there are respectively: four identical pairs of elongated collectors - first and second clockwise with the second type of conductivity, the distance between the first and second collector of each pair does not exceed the length of the side of the emitter and the pairs of elongated collectors are located relative to each other at 90 °, in the middle part between the elongated collectors of each of the pairs of elongated collectors is formed another collector with square shape and the second type of conductivity, and outside the pairs of elongated collectors and symmetrically on the square collectors have one basic contact with your first one n conductivity, which are parallel to the sides of the emitter, and their length is equal to the distance between the elongated collectors. The emitter is connected in a straight line through the first current source to the four base contacts, all first and respectively all second elongated collectors are connected to each other, as their two common points through equal load resistors are connected to one terminal of the second current source so that the collectors be connected in the opposite direction, and the other terminal of this current source is connected to the base contacts. Opposite to the emitter pairs of square collectors through the same load resistors are connected in the opposite direction to the second current source. The external magnetic field has an arbitrary orientation to the semiconductor substrate and the differential voltage outputs of the magnetometer for the three mutually perpendicular components are the two common points of connection of the first and second elongated collectors and respectively two pairs of square collectors opposite to the emitter [1].
Недостатък на този X-, Y- и Z-компонентен магнитометър е твърде усложнената транзисторна конструкция, изискваща общо 17 отделни р-п и п+-п (или р+-р) преходи за емитера, колекторите и базовите контакти.The disadvantage of this X-, Y- and Z-component magnetometer is the very complicated transistor construction, requiring a total of 17 separate p-n and n + -n (or p + -p) transitions for the emitter, collectors and base contacts.
Недостатък е също редуцираната пространствена разделителна способност (пространствената резолюция) на магнитометъра от геометричните размери на множеството диодни и омични контакти.Another disadvantage is the reduced spatial resolution (spatial resolution) of the magnetometer from the geometric dimensions of the plurality of diode and ohmic contacts.
Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention
Задача на изобретението е да се създаде X-, Y- и Z-компонентен магнитометър с опростена конструкция и висока пространствена резолюция.It is an object of the invention to provide an X-, Y- and Z-component magnetometer with a simple construction and high spatial resolution.
Тази задача се решава с X-, Y- и Z-компонентен магнитометър, съдържащ квадратна полупроводникова подложка с първи тип проводимост, върху едната страна на която в централната й част е формиран квадратен емитер с втори тип проводимост и симетрично на четирите му страни има по един базов контакт с първия тип проводимост и дължини колкото страните на емитера. На равни разстояния от четирите базови контакта и симетрично на тях са формирани още еднакви колектори - първи и втори, по посока на часовниковата стрелка с втория тип проводимост. Емитерът е включен в права посока към единия извод на първи токоизточник, а срещуположните спрямо емитера двойки базови контакти, през еднакви товарни резистори, са съединени с другия извод на токоизточника. Всички първи и съответно всички втори колектори са съединени помежду си и са включени в обратна посока през други еднакви товарни резистори, които са съединени с единия извод на втори токоизточник, другият извод на койтоThis problem is solved with X-, Y- and Z-component magnetometer, containing a square semiconductor substrate with the first type of conductivity, on one side of which in its central part is formed a square emitter with the second type of conductivity and symmetrically on its four sides one basic contact with the first type of conductivity and lengths as the sides of the emitter. At equal distances from the four base contacts and symmetrically on them are formed another identical collectors - first and second, clockwise with the second type of conductivity. The emitter is connected in a straight line to one terminal of the first current source, and the base contact pairs opposite to the emitter, through the same load resistors, are connected to the other terminal of the current source. All first and respectively all second collectors are connected to each other and are connected in the opposite direction through other identical load resistors, which are connected to one terminal of a second current source, the other terminal of which
138138
Описания на издадени патенти за изобретения № 12.2/31.12.2018 е свързан през двете общи точки на товарните резистори към базовите контакти. Външно магнитно поле е с произволна ориентация спрямо полупроводниковата подложка, като диференциалните изходи по напрежение на магнитометъра за трите взаимноперпендикулярни компоненти са двете общи точки на свързване на първите и вторите колектори, и съответно едната и другата срещуположни спрямо емитера двойки базови контакти.Descriptions of issued patents for inventions № 12.2 / 31.12.2018 is connected through the two common points of the load resistors to the base contacts. An external magnetic field is arbitrarily oriented relative to the semiconductor substrate, with the differential voltage outputs of the magnetometer for the three mutually perpendicular components being the two common connection points of the first and second collectors, and both pairs of base contacts opposite the emitter.
Предимство на изобретението е опростената конструкция поради отпадане необходимостта на четири контакта.An advantage of the invention is the simplified construction due to the elimination of the need for four contacts.
Предимство е също повишената пространствена разделителна способност (резолюцията) от намаления брой контакти.Another advantage is the increased spatial resolution (resolution) from the reduced number of contacts.
Предимство е още опростената настройка на работната точка на този транзисторен X-, Y- и Zмагнитометър в резултат от установяване на оптималното обратно напрежение само на една група еднотипни (еднакви) колектори чрез втория токоизточник.Another advantage is the simplified setting of the operating point of this transistor X-, Y- and Z-magnetometer as a result of establishing the optimal reverse voltage of only one group of identical (identical) collectors through the second current source.
Предимство е и повишеното отношение сигнал/шум на трите изходни канали при измерване на магнитната индукция поради протичането на ток от основни носители през базовите контакти и силно редуцирания обратен ток през двойките колектори, разположени извън зоната между емитера и базовите контакти, където инжекцията на неосновни носители е максимална.Another advantage is the increased signal-to-noise ratio of the three output channels when measuring the magnetic induction due to the flow of current from main carriers through the base contacts and the strongly reduced reverse current through the pairs of collectors located outside the area between the emitter and base contacts. is the maximum.
Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure
По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено на приложената фигура 1.The invention is illustrated in more detail by one of its embodiments given in the attached figure 1.
Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of the invention
X-, Y- и Z-компонентният магнитометър съдържа квадратна полупроводникова подложка 1 с първи тип проводимост, върху едната страна на която в централната й част е формиран квадратен емитер 2 с втори тип проводимост и симетрично на четирите му страни има по един базов контакт 3, 4, 5 и 6 с първия тип проводимост и дължини, колкото страната на емитера 2. На равни разстояния от четирите базови контакта 3,4, 5 и 6 и симетрично на тях са формирани още еднакви колектори - първи 7, 9,11 и 13 и втори 8, 10, 12 и 14, по посока на часовниковата стрелка с втория тип проводимост. Емитерът 2 е включен в права посока към единия извод на първи токоизточник 15, а срещуположните спрямо емитера двойки базови контакти 3 и 5 и съответно 4 и 6, през еднакви товарни резистори 16 и 17 и съответно 18 и 19, са съединени с другия извод на токоизточника 15. Всички първи 7, 9, 11 и 13 и съответно всички втори 8, 10, 12 и 14 колектори са съединени помежду си и са включени в обратна посока през други еднакви товарни резистори 20 и 21, които са съединени с единия извод на втори токоизточник 22, другият извод на който е свързан през двете общи точки на товарните резистори 16 и 17 и съответно 18 и 19 към контактите 3 и 5, и 4 и 6. Външното магнитно поле 23 е с произволна ориентация спрямо полупроводниковата подложка 1, като диференциалните изходи по напрежение 24,25 и 26 на магнитометъра за трите взаимноперпендикулярни компоненти са двете общи точки на свързване на първите 7, 9, 11 и 13 и вторите 8, 10, 12 и 14 колектори, и съответно едната 3 и 5, и другата 4 и 6 срещуположни спрямо емитера 2 двойки базови контакти.The X-, Y- and Z-component magnetometer contains a square semiconductor pad 1 with a first type of conductivity, on one side of which in its central part a square emitter 2 with a second type of conductivity is formed and symmetrically on its four sides there is a base contact 3 , 4, 5 and 6 with the first type of conductivity and lengths as much as the side of the emitter 2. At equal distances from the four base contacts 3,4, 5 and 6 and symmetrically on them are formed another identical collectors - first 7, 9,11 and 13 and second 8, 10, 12 and 14, clockwise with the second type of conductivity. The emitter 2 is connected in a straight line to one terminal of the first current source 15, and the opposite to the emitter pairs of base contacts 3 and 5 and 4 and 6, respectively, through the same load resistors 16 and 17 and 18 and 19, respectively, are connected to the other terminal. the current source 15. All first 7, 9, 11 and 13 and respectively all second 8, 10, 12 and 14 collectors are connected to each other and are connected in the opposite direction through other identical load resistors 20 and 21, which are connected to one terminal of a second current source 22, the other terminal of which is connected through the two common points of the load resistors 16 and 17 and 18 and 19 respectively to contacts 3 and 5, and 4 and 6. The external magnetic field 23 is arbitrarily oriented relative to the semiconductor substrate 1, the differential voltage outputs 24,25 and 26 of the magnetometer for the three mutually perpendicular components are the two common connection points of the first 7, 9, 11 and 13 and the second 8, 10, 12 and 14 collectors, and respectively one 3 and 5, and the other 4 and 6 opposite stop o emitter 2 pairs of base contacts.
Действието на X-, Y- и Z-компонентния магнитометър, съгласно изобретението (фигура 1) е следното. При включване на емитера 2 в права посока по отношение на базовите контакти 3, 4, 5 и 6 чрез първия токоизточник 15, възниква двойна инжекция в подложката 1 на неосновни носители от емитера 2 и еквивалентно количество основни носители от базовите контакти 3, 4, 5 и 6, формиращи четири еднакви по стойност токови компоненти през тях. Това се дължи на специално избраната структурна симетрия на магнитометъра спрямо емитера 2. Малка част от инжектираните неосновни носители проникват в областите зад базовите контакти 3, 4, 5 и 6, където се намират четирите колекторни двойки 7-8, 9-10, 11-12 и 13-14, формирайки техните обратни токове чрез подходящото им свързване към втория токоизточник 22. Тези осем токови компоненти през колекторите 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 също са равни по стойност в резултат на симетрията на структурата. Еднаквите по стойност токове през базовите контакти 3, 4, 5 и 6 са в режим генератор на ток по причина на товарните резистори 17, 16 и съответно 18, 19, които са на порядък по-големи от съпротивлението на подложката 1 междуThe operation of the X-, Y- and Z-component magnetometers according to the invention (Figure 1) is as follows. When the emitter 2 is switched on in the forward direction with respect to the base contacts 3, 4, 5 and 6 through the first current source 15, a double injection occurs in the substrate 1 of non-basic carriers from the emitter 2 and an equivalent amount of main carriers from the base contacts 3, 4, 5. and 6, forming four equal current components through them. This is due to the specially selected structural symmetry of the magnetometer with respect to the emitter 2. A small part of the injected non-basic carriers penetrate into the areas behind the base contacts 3, 4, 5 and 6, where the four collector pairs 7-8, 9-10, 11- are located. 12 and 13-14, forming their reverse currents by their appropriate connection to the second current source 22. These eight current components through collectors 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 are also equal in value as a result of the symmetry of the structure. The same currents through the base contacts 3, 4, 5 and 6 are in current generator mode due to the load resistors 17, 16 and 18, 19, respectively, which are an order of magnitude greater than the resistance of the pad 1 between
139139
Описания на издадени патенти за изобретения № 12.2/31.12.2018 емитера 2 и контактите 3, 4, 5 и 6 и са от порядъка на около 5-7 килоома за силициеви структури 1 със специфично съпротивление р » 7.5 Ω.αη. Товарните колекторни резистори 20 и 21 са съизмерими със съпротивленията на обратно поляризираните колектори 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 от токоизточника 22, и са от порядъка на няколкостотин килоома. Ако в отсъствие на външно магнитно поле В 23, В = 0, на трите диференциални изхода 24, 25 и 26 има офсет (паразитно изходно напрежение), този недостатък лесно се компенсира чрез тримиране. Включват се тримери между съответните товарни резистори, средните точки на които се свързват към изводите на токоизточниците 15 и 22. Четирите ефективни траектории на движение на носителите между емитера 2 и базовите контакти 3, 4, 5 и 6 са криволинейни - те стартират от емитера 2, първоначално проникват вертикално надолу в подложката 1, след което стават успоредни на горната й повърхност. Същата е ситуацията и при контактите 3,4, 5 и 6 - под тях токовете са насочени първоначално вертикално надолу в обема на подложката 1, след което движението им става успоредно на горната повърхност, като в обема се осъществява рекомбинацията на основните и неосновните носители.Descriptions of issued patents for inventions № 12.2 / 31.12.2018 emitter 2 and contacts 3, 4, 5 and 6 and are in the range of about 5-7 kiloohms for silicon structures 1 with a specific resistance p »7.5 Ω.αη. The load collector resistors 20 and 21 are commensurate with the resistances of the back-polarized collectors 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 of the current source 22, and are of the order of several hundred kiloohms. If in the absence of an external magnetic field B 23, B = 0, there is an offset (parasitic output voltage) at the three differential outputs 24, 25 and 26, this disadvantage is easily compensated by trimming. Trimmers are included between the respective load resistors, the midpoints of which are connected to the terminals of the current sources 15 and 22. The four effective trajectories of the carriers between the emitter 2 and the base contacts 3, 4, 5 and 6 are curvilinear - they start from the emitter 2 , initially penetrate vertically down into the pad 1, then become parallel to its upper surface. The situation is the same with contacts 3,4, 5 and 6 - below them the currents are initially directed vertically downwards in the volume of the pad 1, after which their movement is parallel to the upper surface, as in the volume the recombination of the main and non-basic carriers takes place.
Външното магнитно поле В 23, което е с произволна ориентация в пространството спрямо подложката 1, чрез трите си взаимноперпендикулярни компоненти Βχ, Ву и Βζ води до възникване на три латерално отклоняващи, движещите се основни и неосновни токоносители, сили на Лоренц, FL = q Vd| х В, където q е елементарният товар на електрона, a е векторът на средната скорост на носителите [ 1 ]. В резултат на тази Лоренцова дефлекция чрез магнитни компоненти Βχ и Ву срещуположно насочените токови линии съответно към базовите контакти 3 и 5, и към 4 и 6 едновременно се деформират. Две от тях се „свиват”, а другите две се „удължават”. Това води до състояние за нарастване на тока през единия базов контакт, например 3 и 4, и до намаляването му през 5 и 6. В резултат обаче, на товарните резистори 16 и 17, и съответно 18 и 19, тенденцията за изменение на тези токове се трансформира в реално генериране на диференциални напрежения от тип на Хол върху базовите контакти 3 и 5, и съответно 4 и 6, те. V35(Bx) и V46(By). Именно тези напрежения V35(Bx) и V46(By) представляват диференциалните изходи 24 и 25 на магнитометъра. Перпендикулярната към равнината на подложката магнитна компонента Bz чрез силата FL води до дефлекция на токоносителите в равнината на подложката 1. В зависимост от посоката на вектора Bz токоносителите се отклоняват по часовниковата стрелка, или обратно на нея. Накръстното свързване на първите и вторите колектори 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 води едновременно до нарастване на тока в едната група колектори, например 7, 9, 11 и 13, и до намаляване в другата - 8, 10, 12 и 14. Аналогично на ситуацията с тока през базовите контакти 3, 4, 5 и 6, и тук товарните резистори 20 и 21 трансформират изменението на токовете през двете групи колектори 7,9, 11 и 13 и съответно 8, 10, 12 и 14 в диференциално напрежение V7g9 п (Bz), което представлява третия изход 26 на магнитометъра.The external magnetic field B 23, which has an arbitrary orientation in space relative to the substrate 1, through its three mutually perpendicular components Β χ , B y and Β ζ leads to the emergence of three laterally deflecting, moving main and non-main current carriers, Lorentz forces, F L = q V d | x B, where q is the elementary load of the electron, a is the vector of the average velocity of the carriers [1]. As a result of this Lorentz deflection by magnetic components Β χ and B y the oppositely directed current lines to the base contacts 3 and 5, and to 4 and 6 are deformed at the same time. Two of them "shrink" and the other two "lengthen". This leads to a state of increase of the current through one basic contact, for example 3 and 4, and to its decrease in 5 and 6. However, as a result of the load resistors 16 and 17, and respectively 18 and 19, the tendency to change these currents is transformed into a real generation of differential voltages of Hall type on the base contacts 3 and 5, and 4 and 6, respectively. V 35 (B x ) and V 46 (B y ). It is these voltages V 35 (B x ) and V 46 (B y ) that represent the differential outputs 24 and 25 of the magnetometer. The magnetic component B z perpendicular to the plane of the substrate by the force F L causes deflection of the current carriers in the plane of the substrate 1. Depending on the direction of the vector B z, the current carriers deviate clockwise or counterclockwise. Cross-connection of the first and second collectors 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 leads simultaneously to an increase in the current in one group of collectors, for example 7, 9, 11 and 13, and to a decrease in the other - 8, 10, 12 and 14. Similar to the current situation through the base contacts 3, 4, 5 and 6, here the load resistors 20 and 21 transform the change of currents through the two groups of collectors 7,9, 11 and 13 and 8, 10, respectively. 12 and 14 in differential voltage V 7g9 n (B z ), which represents the third output 26 of the magnetometer.
Абсолютната стойност на вектора на магнитното поле В 23 се дава с израза: |В| = (Βχ 2 + Ву2+Βζ2)12, [1].The absolute value of the vector of the magnetic field B 23 is given by the expression: | = (Β χ 2 + Wu 2 + Βζ 2 ) 12 , [1].
Опростената конструкция на X-, Υ- и Z-магнитометъра се дължи на отпадането на необходимостта от четири контакти по отношение на известното решение - то съдържа 17 контакта, а новото е с 13. Повишената пространствена разделителна способност (пространствената резолюция) се постига с намаления брой контакти, което редуцира геометричните размери на магнитометъра, а следователно нараства пространствената му резолюция. Настройката на работната точка на транзисторния магнитометър е опростена спрямо известното решение в резултат от установяване на оптималното обратно колекторно напрежение само на една група еднакви колектори 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 чрез втория токоизточник 22. Повишеното отношение сигнал/шум на трите изходни канали 24, 25 и 26 при измерване на магнитната индукция се дължи на протичането на ток от основни носители през базовите контакти 3, 4, 5 и 6, което генерира по-ниско ниво на собствен шум в сравнение с екстракцията на неосновни носители от обратно поляризиран колекторен р-п преход. Силно редуцираният обратен ток през първите 7, 9, 11 и 13, и съответно вторите 8, 10, 12 и 14 колектори, разположени извън зоната между емитера 2 и базовите контакти 3, 4, 5 и 6 намалява и нивото на собствения шум на изхода 26. В резултат, отношението сигнал/шум на трите канала 24, 25 и 26 е по-ниско в сравнение с известния магнитометър от [1]. Това повишава разделителната способност на магнитометъра при регистриране на минимално възможната стойност на магнитната индукция ВThe simplified design of the X-, Υ- and Z-magnetometers is due to the elimination of the need for four contacts in relation to the known solution - it contains 17 contacts, and the new one has 13. Increased spatial resolution (spatial resolution) is achieved by reducing number of contacts, which reduces the geometric dimensions of the magnetometer, and therefore increases its spatial resolution. The setting of the operating point of the transistor magnetometer is simplified compared to the known solution as a result of establishing the optimal reverse collector voltage of only one group of identical collectors 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 by the second current source 22. The increased signal ratio / noise of the three output channels 24, 25 and 26 when measuring the magnetic induction is due to the flow of current from the main carriers through the base contacts 3, 4, 5 and 6, which generates a lower level of intrinsic noise compared to the extraction of non-basic carriers from back-polarized collector p-n junction. The strongly reduced return current through the first 7, 9, 11 and 13, and respectively the second 8, 10, 12 and 14 collectors located outside the area between the emitter 2 and the base contacts 3, 4, 5 and 6 also reduces the level of its own noise at the output 26. As a result, the signal-to-noise ratio of the three channels 24, 25 and 26 is lower compared to the known magnetometer of [1]. This increases the resolution of the magnetometer when registering the minimum possible value of the magnetic induction B
140140
Описания на издадени патенти за изобретения № 12.2/31.12.2018Descriptions of issued patents for inventions № 12.2 / 31.12.2018
Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение се заключава преди всичко в нестандартно разположените базови контакти 3, 4, 5 и 6 по отношение на емитера 2. Те са формирани аналогично на интегралните диоди, а колекторите 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 са извън зоната на максимална инжекция - зад базовите контакти 3,4,5 и 6. Така се постига значителен ток от основни носители през омичните контакти 3,4,5 и 6 и съществено изменение на носителите през тях от силата на Лоренц F Редуцираният обратен колекторен ток през р-п преходите 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 и 14 позволява поефективно управление на неосновните носители със силата FThe unexpected positive effect of the new technical solution lies primarily in the non-standardly located base contacts 3, 4, 5 and 6 with respect to the emitter 2. They are formed analogously to the integrated diodes, and the collectors 7, 8, 9, 10, 11, 12 , 13 and 14 are outside the zone of maximum injection - behind the base contacts 3,4,5 and 6. This achieves a significant current from the main carriers through the ohmic contacts 3,4,5 and 6 and a significant change of the carriers through them by the force of Lorentz F The reduced reverse collector current through the p-n junctions 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 allows more efficient control of non-basic carriers with the force F
Интегралният З-D магнитометър се реализира с CMOS или биполярна силициева интегрална технология и може да се интегрира заедно с обработващата сигналите от него периферна електроника. Допълнително повишаване на магниточувствителността се постига, ако максимално се минимизира повърхностното разтичане на емитерния ток. Това се осъществява чрез формиране на четири дълбоки изолиращи зони, ограничаващи влиянието между четирите групи преходи база - двойка колектори, например 3 и 7-8. Едновременно се подобрява и ортогоналността на токовите компоненти през контактите 3, 4, 5 и 6 спрямо емитера 2, а следователно се постига по-съществено магнитно управление на базовите токове. Фактически върху тях по-ефективно действат латералните отклоняващи сили на Лоренц Fl. Следователно, въздействието на компонентите Βχ и В на магнитното поле В 23 чрез силите на Лоренц FL е значително повишено, и чувствителността на тези канали 24 и 25 също. Друг подход за повишаване на преобразувателната ефективност на X-, Y- и Z-магнитометъра е функционирането му в криогенна среда, например при температурата на кипене на течния азот Т = 77 К. По този начин се повишава многократно подвижността на токоносителите и в резултат нараства магниточувствителността на изходите 24, 25 и 26.The integrated 3-D magnetometer is realized with CMOS or bipolar silicon integrated technology and can be integrated together with the signal processing peripheral electronics. An additional increase in the magnetic sensitivity is achieved if the surface leakage of the emitter current is minimized. This is done by forming four deep isolating zones, limiting the influence between the four groups of base-pair collector transitions, for example 3 and 7-8. At the same time, the orthogonality of the current components through contacts 3, 4, 5 and 6 with respect to the emitter 2 is improved, and therefore more substantial magnetic control of the base currents is achieved. In fact, the lateral deflection forces of Lorentz F l act more effectively on them. Therefore, the effect of the components Β χ and B on the magnetic field B 23 by the Lorentz forces F L is significantly increased, and the sensitivity of these channels 24 and 25 as well. Another approach to increase the conversion efficiency of the X-, Y- and Z-magnetometer is its operation in a cryogenic environment, for example at the boiling point of liquid nitrogen T = 77 K. In this way the mobility of the current carriers increases many times and as a result increases the magnetic sensitivity of outputs 24, 25 and 26.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG111641A BG66790B1 (en) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | X-, Y-, and Z-COMPONENT MAGNETOMETER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG111641A BG66790B1 (en) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | X-, Y-, and Z-COMPONENT MAGNETOMETER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG111641A BG111641A (en) | 2015-06-30 |
| BG66790B1 true BG66790B1 (en) | 2018-11-30 |
Family
ID=56847650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG111641A BG66790B1 (en) | 2013-12-03 | 2013-12-03 | X-, Y-, and Z-COMPONENT MAGNETOMETER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG66790B1 (en) |
-
2013
- 2013-12-03 BG BG111641A patent/BG66790B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG111641A (en) | 2015-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9252355B2 (en) | Low offset and high sensitivity vertical hall effect sensor | |
| BG66790B1 (en) | X-, Y-, and Z-COMPONENT MAGNETOMETER | |
| RU2437185C2 (en) | Integral magnetotransistor sensor with digital output | |
| RU2591736C1 (en) | Magnetic transistor with collector current compensation | |
| BG66707B1 (en) | Multisensor element | |
| BG66704B1 (en) | Two-dimensional semiconductor magnetometer | |
| BG67134B1 (en) | Hall effect microsensor | |
| BG113014A (en) | Integrated hall effect sensor with an in-plane sensitivity | |
| BG67039B1 (en) | Two-axis magnetic field microsensor | |
| BG66640B1 (en) | Semiconductor three-component magnetometer | |
| BG67380B1 (en) | Two-dimensional magnetic field microsensor | |
| BG112804A (en) | 2d hall effect microsensor with an in-plane sensitivity | |
| Leepattarapongpan et al. | Merged three-terminal magnetotransistor based on the carrier recombination-deflection effect | |
| BG67250B1 (en) | Hall effect semiconductor device | |
| Leepattarapongpan et al. | The low power 3D-magnetotransistor based on CMOS technology | |
| BG66954B1 (en) | A 2d semiconductor magnetometer | |
| BG66561B1 (en) | A bipolar magneto-transistor sensor | |
| BG67249B1 (en) | Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity | |
| BG67210B1 (en) | Integrated two-axis magnetic field sensor | |
| BG66933B1 (en) | Hall effect microsensor | |
| BG67038B1 (en) | A plane magneto-sensitive microsystem of hall effect sensor | |
| BG66714B1 (en) | Three-component magnetic field microsensor | |
| BG67076B1 (en) | Magnetoresistive sensor | |
| BG66874B1 (en) | A multisensory device | |
| BG66711B1 (en) | Hall effect sensor with a tangential axis of magnetosensitivity |