BG67249B1 - Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity - Google Patents

Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity Download PDF

Info

Publication number
BG67249B1
BG67249B1 BG112827A BG11282718A BG67249B1 BG 67249 B1 BG67249 B1 BG 67249B1 BG 112827 A BG112827 A BG 112827A BG 11282718 A BG11282718 A BG 11282718A BG 67249 B1 BG67249 B1 BG 67249B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
contact
contacts
plane
microsensor
central
Prior art date
Application number
BG112827A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG112827A (en
Inventor
Сия ЛОЗАНОВА
Вълчева Лозанова Сия
Original Assignee
Институт По Роботика - Бан
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт По Роботика - Бан filed Critical Институт По Роботика - Бан
Priority to BG112827A priority Critical patent/BG67249B1/en
Publication of BG112827A publication Critical patent/BG112827A/en
Publication of BG67249B1 publication Critical patent/BG67249B1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

The integrated Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity comprises two current sources (1 and 2), and a rectangular semiconductor wafer (3) with an n-type hopping conduction. On one side of the wafer (3) consecutively and at distances from each other, from left to right, are formed five rectangular ohmic contacts - first (4), second (5), third (6), fourth (7) and fifth (8), located parallel to their long sides. The third contact (6) is central, as the first contact (4) and the fifth contact (8), respectively the second contact(5) and the fourth contact (7) are symmetrical to it. In the plane of the wafer (3), outside the first (4) and the fifth (8) contact, there is another external ohmic contact with a rectangular shape, respectively sixth (9) and seventh (10), also parallel with their long sides to the other five contact (4, 5, 6, 7 and 8), and symmetrically located relative to the central (6) one. The current sources (1 and 2) are in the mode of current generators, as one of their terminals with the same polarity is connected to the first (4) and the fifth (8) contact, and the other two terminals are connected to the central contact (6). The second (5) and the fourth (7) contacts are directly connected. The differential output (11) of the Hall microsensor are the sixth (9) and seventh (10) contact, as the measured magnetic field (12) is parallel both to the plane of the wafer (3) and to the long sides of the contacts (4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10).

Description

Област на техникатаField of technology

Изобретението се отнася до интегрален микросензор на Хол с равнинна чувствителност, приложимо в областта на роботиката, роботизираните и мехатронните системи с изкуствен интелект, сензориката, квантовата комуникация и управлението на риска, 3D роботизираната медицина и минимално инвазивната хирургия, безпилотните летателни апарати, автоматиката, слабополевата магнитометрия и контролно-измервателната технология, електромобилите и хибридните превозни средства, безконтактното измерване на ъглови и линейни премествания в равнината и пространството, позиционирането на движещи се обекти, навигацията, енергетиката, контратероризма, военното дело и сигурността включително подводно, наземно и въздушно наблюдение и превенция.The invention relates to an integrated Hall microsensor with plane sensitivity, applicable in the field of robotics, robotic and mechatronic systems with artificial intelligence, sensorics, quantum communication and risk management, 3D robotic medicine and minimally invasive surgery, unmanned aerial vehicles, automation, low field magnetometry and control and measurement technology, electric vehicles and hybrid vehicles, non-contact measurement of angular and linear displacements in the plane and space, positioning of moving objects, navigation, energy, counterterrorism, military and security, including underwater, ground and air surveillance .

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е интегрален микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ токоизточник и правоъгълна полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост. Върху едната страна на подложката последователно и на разстояния един от друг са формирани от ляво на дясно пет правоъгълни омични контакти - първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни. Третият контакт е централен като първият и петият и съответно вторият и четвъртият са симетрични спрямо него. Първият и петият контакт през токоизточника са свързани с централния. Диференциалният изход на микросензора на Хол са вторият и четвъртият контакт като измерваното магнитно поле е успоредно както на равнината на подложката, така и на дългите страни на контактите, [1-6].An integrated Hall microsensor with plane sensitivity is known, containing a current source and a rectangular semiconductor substrate with p-type impurity conductivity. On one side of the pad, five rectangular ohmic contacts are formed sequentially and at distances from each other from left to right - first, second, third, fourth and fifth, located parallel to their long sides. The third contact is central as the first and fifth and the second and fourth respectively are symmetrical to it. The first and fifth contacts through the power source are connected to the central one. The differential output of the Hall microsensor is the second and fourth contacts, as the measured magnetic field is parallel to both the plane of the substrate and the long sides of the contacts, [1-6].

Недостатък на този интегрален микросензор на Хол с равнинна чувствителност е ниската магниточувствителност (преобразувателна ефективност), тъй като в такива полупроводникови микросензори на Хол с планарна топология на захранващите контакти, чувствителността се генерира основно от две (хоризонтални) от всичките четири компоненти, формирани от захранващия ток, което е ограничаващ фактор на сензорната преобразувателна ефективност.The disadvantage of this integrated Hall microsensor with plane sensitivity is the low magnetic sensitivity (conversion efficiency), because in such semiconductor Hall microsensors with planar topology of power contacts, the sensitivity is generated mainly by two (horizontal) of all four components formed by the power supply. current, which is a limiting factor of sensor conversion efficiency.

Недостатък е също понижената метрологична точност при определяне на минимално регистрируемата магнитна индукция (резолюцията), поради редуцираното отношение сигнал/шум в резултат на: високо ниво на собствения вътрешен шум (фликер шума), създаден от протичащия по повърхността захранващ ток през зоните, където са разположени изходните (втория и четвъртия) контакти, ниска магниточувствителност и непредсказуемо хаотично изменение на дрейфа на офсета на изхода в отсъствие на магнитно поле с течение на времето от процесите на стареене и миграция на легиращите примеси по повърхността на подложката с контактите.Another disadvantage is the reduced metrological accuracy in determining the minimum detectable magnetic induction (resolution), due to the reduced signal-to-noise ratio as a result of: high level of intrinsic internal noise (flicker noise) created by the surface current flowing through the areas where located output (second and fourth) contacts, low magnetosensitivity and unpredictable chaotic change of offset drift at the output in the absence of a magnetic field over time from the processes of aging and migration of alloying impurities on the surface of the substrate with the contacts.

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Задача на изобретението е да се създаде интегрален микросензор на Хол с равнинна чувствителност, притежаващ висока преобразувателна ефективност (магниточувствителност) и висока точност при определяне на минималната магнитна индукция (резолюцията).The object of the invention is to provide an integrated Hall microsensor with plane sensitivity, having high conversion efficiency (magnetic sensitivity) and high accuracy in determining the minimum magnetic induction (resolution).

BG 67249 BlBG 67249 Bl

Тази задача се решава с интегрален микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ два токоизточника и правоъгълна полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост. Върху едната страна на подложката последователно и на разстояния един от друг са формирани от ляво на дясно пет правоъгълни омични контакти - първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни. Третият контакт е централен като първият и петият и съответно вторият и четвъртият са симетрични спрямо него. В равнината на подложката, извън първия и петия контакт има още по един външен омичен контакт с правоъгълна форма, съответно шести и седми, също успоредни с дългите си страни на останалите пет и симетрично разположени спрямо централния. Двата токоизточника са в режим генератори на ток като изводите им с една и съща полярност са свързани съответно с първия и с петия контакт, а другите два извода са съединени с централния контакт. Вторият и четвъртият контакт са непосредствено свързани помежду си. Диференциалният изход на микросензора на Хол са шестият и седмият контакт като измерваното магнитно поле е успоредно, както на равнината на подложката, така и на дългите страни на контактите.This problem is solved with an integrated Hall microsensor with plane sensitivity, containing two current sources and a rectangular semiconductor substrate with p-type impurity conductivity. On one side of the pad, five rectangular ohmic contacts are formed sequentially and at distances from each other from left to right - first, second, third, fourth and fifth, located parallel to their long sides. The third contact is central as the first and fifth and the second and fourth respectively are symmetrical to it. In the plane of the pad, outside the first and fifth contacts, there is another external ohmic contact with a rectangular shape, respectively sixth and seventh, also parallel to their long sides of the other five and symmetrically located relative to the central one. The two current sources are in the mode of current generators and their terminals with the same polarity are connected to the first and fifth contacts, respectively, and the other two terminals are connected to the central contact. The second and fourth contacts are directly connected. The differential output of the Hall microsensor is the sixth and seventh contacts, as the measured magnetic field is parallel to both the plane of the substrate and the long sides of the contacts.

Предимство на изобретението е високата магниточувствителност в резултат на използване на всички генерирани напрежения на Хол от компонентите на захранващите токове, като чрез свързването на втория и четвъртия контакт тези напрежения са сумирани.An advantage of the invention is the high magnetic sensitivity as a result of using all generated Hall voltages from the components of the supply currents, and by connecting the second and fourth contacts these voltages are summed.

Предимство е също увеличената точност при определяне на минималната магнитна индукция (резолюция), в резултат на едновременно високите нива на магниточувствителността (изходния сигнал) и отношението сигнал/шум, включително редуцирания собствен шум върху двата изходни контакта, през зоните на които не преминава захранващ ток.Another advantage is the increased accuracy in determining the minimum magnetic induction (resolution), as a result of both high levels of magnetic sensitivity (output signal) and signal-to-noise ratio, including reduced intrinsic noise on the two output contacts, through areas where no supply current passes. .

Предимство е още минимизираният паразитен офсет на изхода в отсъствие на външно магнитно поле чрез непосредствената връзка на втория и четвъртия контакт, окъсяваща офсетпотенциалите в подложката от двете страни на централния контакт.Another advantage is the minimized parasitic offset of the output in the absence of an external magnetic field through the direct connection of the second and fourth contact, shortening the offset potentials in the substrate on both sides of the central contact.

Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure

По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено на приложената фигура 1, представляваща напречното му сечение.The invention is illustrated in more detail by an exemplary embodiment thereof, given in the attached figure 1, representing its cross section.

Пример за изпълнение на изобретениетоAn embodiment of the invention

Интегралният микросензор на Хол с равнинна чувствителност съдържа два токоизточника 1 и 2 и правоъгълна полупроводникова подложка 3 с п-тип примесна проводимост. Върху едната страна на подложката 3 последователно и на разстояния един от друг са формирани от ляво на дясно пет правоъгълни омични контакти - първи 4, втори 5, трети 6, четвърти 7 и пети 8, разположени успоредно на дългите си страни. Третият контакт 6 е централен като първият 4 и петият 8, и съответно вторият 5 и четвъртият 7 са симетрични спрямо него. В равнината на подложката 3, извън първия 4 и петия 8 контакт има още по един външен омичен контакт с правоъгълна форма, съответно шести 9 и седми 10, също успоредни с дългите си страни на останалите пет 4, 5, 6, 7 и 8, и симетрично разположени спрямо централния 6. Двата токоизточника 1 и 2 са в режим генератори на ток, като по един от изводите им с една и съща полярност са свързани с първия 4 и с петия 8 контакт, а другите два извода са съединени с централния контакт 6. Вторият 5 и четвъртият 7 контакт са непосредствено свързани.The integrated Hall microsensor with plane sensitivity contains two current sources 1 and 2 and a rectangular semiconductor pad 3 with p-type impurity conductivity. On one side of the pad 3 in series and at a distance from each other are formed from left to right five rectangular ohmic contacts - first 4, second 5, third 6, fourth 7 and fifth 8, located parallel to their long sides. The third contact 6 is central as the first 4 and the fifth 8, and respectively the second 5 and the fourth 7 are symmetrical with respect to it. In the plane of the pad 3, outside the first 4 and fifth 8 contacts, there is another external ohmic contact with a rectangular shape, respectively sixth 9 and seventh 10, also parallel to their long sides of the other five 4, 5, 6, 7 and 8, and symmetrically located relative to the central 6. The two current sources 1 and 2 are in the mode of current generators, one of their terminals with the same polarity are connected to the first 4 and the fifth 8 contact, and the other two terminals are connected to the central contact 6. The second 5 and the fourth 7 contacts are directly connected.

BG 67249 BlBG 67249 Bl

Диференциалният изход 11 на микросензора на Хол са шестият 9 и седмият 10 контакт като измерваното магнитно поле 12 е успоредно както на равнината на подложката 3, така и на дългите страни на контактите 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10.The differential output 11 of the Hall microsensor is the sixth 9 and the seventh 10 contact as the measured magnetic field 12 is parallel both to the plane of the pad 3 and to the long sides of the contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10.

Действието на интегралния микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съгласно изобретението, е следното. При включване на контакти 4 и 8 към токоизточниците 1 и 2, функциониращи в режим генератори на ток (постоянен ток), в обема на подложката 3 протича захранващ ток 16 = 1б,4 + k.s, фигура 1. Траекториите на тези токови компоненти са криволинейни, [6]. Дълбочината на проникване на токовите линии при фиксирана концентрация на легиращите донорни примеси Nd в подложката 3 зависи от съотношението М между ширината /1 на захранващите контакти 4, 6 и 8, и ефективното разстояние /2 между тях, М = /1//2. При оптимизирано отношение М, максималната стойност на дълбочината на проникване при типична в микроелектрониката концентрация в подложка 3 на донорните примеси ND = Ю15 спг3 съставлява около 30 - 40 pm, [5, 6]. Планарните омични контакти 4, 6 и 8 представляват еквипотенциални равнини, към които в отсъствие на външно магнитно поле В 12, В = 0, токовете през тях 14,16 и 18 са винаги перпендикулярни спрямо горните страни на подложката 3, прониквайки дълбоко в обема й на около 30 - 40 pm. Токовите линии 14 6 и 18>6 в останалите части на подложка 3 са успоредни на горната повърхност. Ето защо траектории 146 и 18,6 на токоносителите са криволинейни. Ако в резултат на технологични несъвършенства, механични напрежения при корпусирането на чиповете, температурни градиенти и т. н. [5, 6], на изхода 11 на микросензора в отсъствие ва магнитно поле В 12 съществува офсет Vn(B = 0) А 0 (паразитно изходно напрежение, не носещо метрологична информация). Фактически това паразитно изходно напрежение Vn(B = 0) означава, че в симетричните части спрямо централния контакт 6 на подложката 3 съществува електрическа асиметрия. В предложеното решение, фигура 1, преодоляването на този сериозен сензорен недостатък се постига с директното свързване на контакти 5-7. При такова окъсяване протичат компенсиращи (изравняващи) токове между двете части на подложката 3, изравняващи електрическите условия (потенциали) в тях. Ето защо в зоните на двата изходни контакти 9 и 10 в отсъствие на магнитно поле В 12, В = 0, офсетът е драстично редуциран или компенсиран (нулиран), Vn(B = 0) = V9,io(B -0) = 0. Този подход в сравнение със сложната динамична компенсация на офсета или т. н. токов спининг [5, 6], е опростен и е иманентен на самото техническо решение, като крайните резултати и в двата случая са близки.The operation of the integral Hall microsensor with plane sensitivity according to the invention is as follows. When contacts 4 and 8 are connected to the current sources 1 and 2, operating in the mode of current generators (direct current), a supply current 1 6 = 1b, 4 + ks flows in the volume of the substrate 3, figure 1. The trajectories of these current components are curvilinear, [6]. The depth of penetration of the current lines at a fixed concentration of doping donor impurities Nd in the substrate 3 depends on the ratio M between the width / 1 of the supply contacts 4, 6 and 8, and the effective distance / 2 between them, M = / 1 // 2. With an optimized ratio M, the maximum value of the penetration depth at a typical concentration in microelectronics in substrate 3 of the donor impurities N D = Ю 15 спг 3 is about 30 - 40 pm, [5, 6]. Planar ohmic contacts 4, 6 and 8 are equipotential planes to which in the absence of an external magnetic field B 12, B = 0, the currents through them 1 4 , 1 6 and 1 8 are always perpendicular to the upper sides of the substrate 3, penetrating deeply in its volume of about 30 - 40 pm. The current lines 1 4 6 and 1 8> 6 in the other parts of the pad 3 are parallel to the upper surface. Therefore, trajectories 1 46 and 1 8 , 6 of the current carriers are curvilinear. If as a result of technological imperfections, mechanical stresses in the housing of the chips, temperature gradients, etc. [5, 6], at the output 11 of the microsensor in the absence of a magnetic field B 12 there is an offset Vn (B = 0) A 0 parasitic output voltage, not carrying metrological information). In fact, this parasitic output voltage Vn (B = 0) means that in the symmetrical parts with respect to the central contact 6 of the substrate 3 there is an electrical asymmetry. In the proposed solution, Figure 1, overcoming this serious sensory defect is achieved by directly connecting contacts 5-7. In such a shortening, compensating (equalizing) currents flow between the two parts of the substrate 3, equalizing the electrical conditions (potentials) in them. Therefore, in the areas of the two output contacts 9 and 10 in the absence of a magnetic field B 12, B = 0, the offset is drastically reduced or compensated (reset), Vn (B = 0) = V9, io (B -0) = 0 This approach, compared to the complex dynamic offset compensation or so-called current spinning [5, 6], is simple and immanent to the technical solution itself, with the final results in both cases being similar.

Прилагане на измерваното магнитно поле В 12 успоредно на подложка 3 и на дългите страни на контакти 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 води до странично (латерално) отклонение на нелинейните токови линии на захранващите компоненти по цялата им дължина. Това е в резултат на действието на силите на Лоренц FL.„ Fl, = qV<jr х В, където q е елементарният товар на електрона, a Vdr е векторът на средната дрейфова скорост на носителите в обема на подложката 3. (На фигура 1 магнитният вектор В 12 е перпендикулярен на напречното сечение на структурата 3). В резултат на Лоренцовото отклонение от силите Fl,„ в зависимост от посоките на захранващите токови компоненти в подложка 3 и на магнитното поле В 12, нелинейните траектории “се свиват и/или съответно “разширяват”. По тази причина върху планарните контакти 9 - 5 и съответно 7 - 10 се генерират едновременно Ходови потенциали, еднакви по стойност и с противоположен знак, например: Vh9(B) и -Vhs(B), и съответноApplication of the measured magnetic field B 12 parallel to the pad 3 and to the long sides of contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10 leads to lateral (lateral) deviation of the nonlinear current lines of the power supply components along their entire length. This is due to the action of Lorentz forces F L. „Fl, = qV <j r х В, where q is the elementary load of the electron, and V dr is the vector of the average drift velocity of the carriers in the volume of the substrate 3. ( In Figure 1, the magnetic vector B 12 is perpendicular to the cross section of structure 3). As a result of the Lorentz deviation from the forces F l , "depending on the directions of the supply current components in the substrate 3 and the magnetic field B 12, the nonlinear trajectories" shrink and / or "expand" respectively. For this reason, on the planar contacts 9 - 5 and 7 - 10, respectively, travel potentials are generated simultaneously, equal in value and with opposite sign, for example: Vh9 (B) and -Vhs (B), and respectively

BG 67249 BlBG 67249 Bl

Vh?(B) и -Vhio(B). Фактически измерваното магнитно поле В 12 нарушава цялостната електрическа симетрия на токовите траектории спрямо централния контакт 6 в подложка 3. Същевременно върху диференциалния изход 11 на микросензора на Хол с равнинна чувствителност възниква напрежение на Хол, Vii(B). То се генерира от противоположно протичащите захранващи токове 16,4 и - 1б,в и действащите в противоположни посоки сили на Лоренц Fl,,.Vh? (B) and -Vhio (B). In fact, the measured magnetic field B 12 breaks the overall electrical symmetry of the current trajectories with respect to the central contact 6 in pad 3. At the same time, a Hall voltage Vii (B) arises on the differential output 11 of the Hall microsensor with plane sensitivity. It is generated by the opposing supply currents 1 6 , 4 and - 1b, c and the Lorentz forces Fl ,, acting in opposite directions.

Ключова особеност на новото решение е непосредственото електрическо свързване на контакти 5 и 7. По този начин се осъществява сумиране на двете напрежения на Хол, генерирани от токовите компоненти наляво и надясно спрямо централния контакт 6. Следва експлицитно да се подчертае режимът на функциониране генератор на ток на токоизточниците 1 и 2. Чрез този режим на работа се реализират две независими напрежения на Хол V9,s(B) и V7>io(B), генерирани от токовете 164 и - 1б,8- Освен това тези токови компоненти следва да са равни по стойност U.4 = 1б,8, за да се постигнат еднакви по абсолютна стойност напрежения на Хол. Също така поляритетът на изводите на токоизточниците 1 и 2, свързани с контакти 4 и 8 следва да е един и същ с цел посоките на двете основни компоненти 16,4 и - 16,8 да са противоположни спрямо контакт 6. Следователно чрез генераторите на ток 1 и 2 се осъществяват два независими елементи на Хол с обща сензорна зона. Непосредствената връзка 5-7 изпълнява сумиране на две напрежения на Хол, което двойно усилва изходното напрежение Vn(B) на микросензора. Сигналът Vn(B) е линейна и нечетна функция от силата и посоката на общия захранващ ток 16 и полярността на магнитното поле В12. В резултат от симетрията на микросензора спрямо централния електрод 6, фигура 1, възможно е и еквивалентно решение - изходът да са контакти 5 и 7, а външните 9 и 10 да са електрически свързани. Следва да се отбележи и ролята на повърхностния магнитноуправляем ток в структурата 3, допълнително повишаващ изходното напрежение Vn(B), [7].A key feature of the new solution is the direct electrical connection of contacts 5 and 7. In this way the summation of the two Hall voltages generated by the current components to the left and right of the central contact 6 is performed. The operating mode of the current generator should be explicitly emphasized of the current sources 1 and 2. Through this mode of operation two independent voltages of Hall V 9 , s (B) and V 7> io (B) are generated, generated by the currents 1 64 and - 1b, 8- In addition, these current components should be equal in value U.4 = 1b, 8 in order to achieve equal in absolute value Hall voltages. Also, the polarity of the terminals of the current sources 1 and 2 connected to contacts 4 and 8 should be the same so that the directions of the two main components 1 6 , 4 and - 1 6 , 8 are opposite to contact 6. Therefore through the generators on currents 1 and 2, two independent Hall elements with a common sensor area are realized. The direct connection 5-7 performs summation of two Hall voltages, which doubly amplifies the output voltage Vn (B) of the microsensor. The signal Vn (B) is a linear and odd function of the strength and direction of the total supply current 1 6 and the polarity of the magnetic field B12. As a result of the symmetry of the microsensor with respect to the central electrode 6, figure 1, an equivalent solution is possible - the output is contacts 5 and 7, and the external 9 and 10 are electrically connected. It should be noted the role of the surface magnetically controlled current in the structure 3, further increasing the output voltage Vn (B), [7].

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение се заключава в оригиналната конструкция, нестандартното свързване на контактите 5 - 7 и двата генератори на ток 1 и 2. Постигната е повишена магниточувствителност и подобрена точност (резолюция) за детектиране на минималната магнитна индукция Bmln чрез повишеното отношение сигнал/шум.The unexpected positive effect of the new technical solution lies in the original design, the non-standard connection of contacts 5 - 7 and the two current generators 1 and 2. Increased magnetic sensitivity and improved accuracy (resolution) for detecting the minimum magnetic induction B mln through the increased ratio signal / noise.

Генераторите на ток 1 и 2 на фигура 1, освен схемотехнически, могат да се реализират еквивалентно само чрез два товарни резистори Ri и R2, включени в контакти 4 и 8, другите изводи на които са свързани с генератор на напрежение, съединен с централния контакт 6. Съпротивленията на резистори Ri и R2 следва да са на порядък по-големи от вътрешното съпротивление R;nt на сензора, Ri, R2» Rim·The current generators 1 and 2 in Figure 1, except schematically, can be realized equivalently only by two load resistors Ri and R 2 included in contacts 4 and 8, the other terminals of which are connected to a voltage generator connected to the central contact. 6. The resistances of resistors Ri and R 2 should be an order of magnitude greater than the internal resistance R; nt of the sensor, Ri, R 2 »Rim ·

Микросензорът на Хол може да се реализира с CMOS или BiCMOS интегрални технологии. Преобразувателната зона 3 е дълбок п-тип силициев джоб. Чрез формиране на ограничитен р-тип ринг около контакти 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 се постига по-дълбоко проникване на токовете в обема на подложката 3, респективно по-ефективно е въздействието на силите на Лоренц FL,i върху траекториите на електроните. Функционирането на интагралния микросензор на Хол е в широк температурен интервал, включително в криогенна среда, например, температурата на кипене на течния азот Т = 77 К. За още по-висока чувствителност за целите на слабополевата магнитометрия, контратероризма и навигацията, подложката 3 може да се разположи между два еднакви концентратори на магнитното поле В 12 от ферит или μ-метал.The Hall microsensor can be implemented with CMOS or BiCMOS integrated technologies. The conversion zone 3 is a deep p-type silicon pocket. By forming a limited p-type ring around contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10, a deeper penetration of the currents in the volume of the substrate 3 is achieved, respectively the effect of the Lorentz forces F L is more effective, i on the trajectories of the electrons. The operation of the integrated Hall microsensor is in a wide temperature range, including in a cryogenic environment, for example, the boiling point of liquid nitrogen T = 77 K. For even higher sensitivity for the purposes of low-field magnetometry, counterterrorism and navigation, the pad 3 can is located between two identical concentrators of the magnetic field B 12 of ferrite or μ-metal.

Claims (1)

1. Интегрален микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ токоизточник и правоъгълна полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на която последователно и на разстояния един от друг са формирани от ляво на дясно пет правоъгълни омични контакти - първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни, третият контакт е централен като първият и петият, и съответно вторият и четвъртият са симетрични спрямо него, а измерваното магнитно поле е успоредно, както на равнината на подложката, така и на дългите страни на контактите, Характеризиращ се с това, че има втори токоизточник (2), двата токоизточника (1) и (2) са в режим генератори на ток като по един от изводите им с една и съща полярност са свързани с първия (4) и с петия (8) контакт, а другите два извода са съединени с централния контакт (6), в равнината на подложката (3), извън първия (4) и петия (8) контакт има още по един външен омичен контакт с правоъгълна форма, съответно шести (9) и седми (10), контакт също успоредни е дългите си страни на останалите пет контакта (4), (5), (6), (7) и (8), и симетрично разположени спрямо централния контакт (6), като вторият (5) и четвъртият (7) контакт са непосредствено свързани, а диференциалният изход (11) на микросензора на Хол са шестият (9) и седмият (10) контакт.1. Integral Hall microsensor with plane sensitivity, comprising a current source and a rectangular semiconductor substrate with p-type impurity conductivity, on one side of which five rectangular ohmic contacts are formed sequentially and at distances from each other from left to right - first, second, third, fourth and fifth, located parallel to their long sides, the third contact is central as the first and fifth, and respectively the second and fourth are symmetrical to it, and the measured magnetic field is parallel to both the plane of the pad and the long sides of the contacts, characterized by the fact that there is a second current source (2), the two current sources (1) and (2) are in the mode of current generators and one of their terminals with the same polarity are connected to the first (4) and with the fifth (8) contact, and the other two terminals are connected to the central contact (6), in the plane of the pad (3), outside the first (4) and the fifth (8) contact there is another external ohmic contact with a rectangular shape,sixth (9) and seventh (10) contacts, respectively, are also parallel to the long sides of the other five contacts (4), (5), (6), (7) and (8), and symmetrically located relative to the central contact (6). ), the second (5) and fourth (7) contacts being directly connected, and the differential output (11) of the Hall microsensor being the sixth (9) and seventh (10) contacts.
BG112827A 2018-11-01 2018-11-01 Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity BG67249B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112827A BG67249B1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112827A BG67249B1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG112827A BG112827A (en) 2020-05-29
BG67249B1 true BG67249B1 (en) 2021-02-15

Family

ID=74855927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG112827A BG67249B1 (en) 2018-11-01 2018-11-01 Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG67249B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG112827A (en) 2020-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG67249B1 (en) Integrated hall effect microsensor with an in-plane sensitivity
BG67386B1 (en) Integrated hall effect sensor with an in-plane sensitivity
BG113156A (en) Hall effect element with an in-plane sensitivity
BG67250B1 (en) Hall effect semiconductor device
BG67414B1 (en) Hall effect element
BG112991A (en) Electronic device with planar magnetic sensitivity
BG67380B1 (en) Two-dimensional magnetic field microsensor
BG66985B1 (en) A surface-magnetically sensitive hall transformer
BG113272A (en) Planar magnetically sensitive sensor
BG67551B1 (en) Biaxial magnetosensitive sensor containing hall elements
BG113356A (en) Hall effect microsensor with more than one output
BG67039B1 (en) Two-axis magnetic field microsensor
BG67384B1 (en) Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity
BG67383B1 (en) In-plane magnetosensitive hall effect device
BG112808A (en) Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity
BG67508B1 (en) Planar magnetic field sensing element
BG112804A (en) 2d hall effect microsensor with an in-plane sensitivity
BG67298B1 (en) Hall effect sensor with an in-plane sensitivity
BG66885B1 (en) A plain magnetically sensitive hall’s effect sensor
BG112436A (en) In-plane sensitive magnetic-field hall device
BG67188B1 (en) Magneto-sensitive element
BG67038B1 (en) A plane magneto-sensitive microsystem of hall effect sensor
BG112090A (en) A micro -hall sensor
BG66954B1 (en) A 2d semiconductor magnetometer
BG66711B1 (en) Hall effect sensor with a tangential axis of magnetosensitivity