BG67551B1

BG67551B1 - Biaxial magnetosensitive sensor containing hall elements

Info

Publication number: BG67551B1
Application number: BG113292A
Authority: BG
Inventors: Сия ЛОЗАНОВА; Вълчева Лозанова Сия; Мартин Ралчев; Лъчезаров Ралчев Мартин
Original assignee: Институт По Роботика - Бан
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2023-07-17
Also published as: BG113292A

Abstract

The biaxial magnetosensitive sensor containing hall elements comprises a p-type conductivity semiconductor substrate (1). Four identical rectangular structures of the same n-type conductivity semiconductor are formed on one side thereof, arranged in an equilateral cross shape, clockwise first (2), second (3), third (4) and fourth (5) forming Hall elements. Each of these elements contains three ohmic contacts - from the outside to the inside of the n-structures (2, 3, 4 and 5), alternating first (6, 7, 8 and 9), second (10, 11, 12 and 13) and third (14, 15, 16 and 17). Contacts (10 and 13) are connected to a current source (18). Contacts (16 and 17) are coupled, contacts (11 and 12) are coupled, and contacts (14 and 15) are also coupled. Contacts (7 and 9), and (6 and 8), respectively, are differential outputs (19 and 20) for the two orthogonal plane components of the measured magnetic field (21), which is in the plane of the substrate (1) and has an arbitrary orientation.

Description

Област на техникатаField of technique

Изобретението се отнася до двуосен магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол, приложимо в областта на роботиката и мехатронните системи с изкуствен интелект; квантовата комуникация; 3D роботизираната медицина и минимално инвазивната хирургия, включително лапароскопията; определянето на едноосен натиск чрез магнитномодулаторни система за преместване; безконтактната автоматика; контролноизмервателната технология и слабополевата магнитометрия; автомобилната промишленост, в това число хибридните превозни средства и електромобилите; енергетиката; дистанционното измерване на ъглови и линейни премествания и позиционирането на обекти в равнината; навигацията; биомедицинските изследвания; военното дело и сигурността, включително подводни, наземни и въздушни системи за наблюдение и превенция; контратероризма и др.The invention relates to a biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements, applicable in the field of robotics and mechatronic systems with artificial intelligence; quantum communication; 3D robotic medicine and minimally invasive surgery, including laparoscopy; the determination of uniaxial pressure by means of a magnetic modulator displacement system; contactless automation; control measurement technology and weak-field magnetometry; the automotive industry, including hybrid vehicles and electric vehicles; energy; the remote measurement of angular and linear displacements and the positioning of objects in the plane; navigation; biomedical research; military and security, including underwater, land and air surveillance and prevention systems; counterterrorism, etc.

Предшестващо състояние на техникатаPrior art

Известен е двуосен магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол, обхващащ n-тип полупроводникова подложка, върху едната страна на която са формирани идентични елементи на Хол, образувани от общ централен омичен контакт с квадратна форма, като на разстояния и симетрично спрямо четирите му страни има последователно по един правоъгълен вътрешен омичен контакт и по един правоъгълен външен омичен контакт. В близост до така обособената на повърхността на n-подложката равностранна кръстовидна конфигурация е формиран обграждащ я дълбок р⁺-тип ринг също във форма на равностранен кръст. Четирите външни контакти са съединени и през токоизточник са свързани с централния контакт. Измерваното магнитно поле е в равнината на подложката и е с произволна ориентация, като всяка двойка срещуположни спрямо централния вътрешни контакти са диференциалните изходи за двете ортогонални равнинни компоненти на магнитното поле [1-10].A biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements is known, comprising an n-type semiconductor substrate, on one side of which identical Hall elements formed by a common central ohmic contact of a square shape, spaced and symmetrical with respect to its four sides are successively one rectangular internal ohmic contact each and one rectangular external ohmic contact each. Near the equilateral cross-shaped configuration so identified on the surface of the n-substrate, a deep p ⁺ -type ring is formed surrounding it, also in the form of an equilateral cross. The four external contacts are connected and through a current source are connected to the central contact. The measured magnetic field is in the plane of the substrate and is of arbitrary orientation, with each pair of opposite to the central internal contacts being the differential outputs for the two orthogonal planar components of the magnetic field [1-10].

Недостатък на този двуосен магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол е редуцираната чувствителност на изходите от възникване на повърхностни проводящи канали между съответните захранващи контакти - централния и външните от наличие по повърхността на положително заредени електронни състояния, примесни атоми, клъстери, адсорбирани наночастици и др., които канали шунтират потенциалите и напреженията на Хол върху изходните вътрешни контакти.A disadvantage of this biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements is the reduced sensitivity of the outputs due to the occurrence of surface conducting channels between the corresponding power contacts - the central and external ones due to the presence on the surface of positively charged electronic states, impurity atoms, clusters, adsorbed nanoparticles, etc. which channels shunt Hall potentials and voltages onto the output internal contacts.

Недостатък е също понижената измервателна точност на двата изхода поради наличието между тях на паразитно междуканално влияние през обема на общата им n-подложка.A disadvantage is also the reduced measurement accuracy of the two outputs due to the presence between them of a parasitic interchannel influence through the volume of their common n-substrate.

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Задача на изобретението е да се създаде двуосен магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол с висока чувствителност на двата изхода и повишена измервателна точност на изходните канали, минимизирайки паразитното влияние между тях.The task of the invention is to create a biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements with high sensitivity at both outputs and increased measurement accuracy of the output channels, minimizing the parasitic influence between them.

Тази задача се решава с двуосен магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол, обхващащ полупроводникова подложка с р-тип примесна проводимост. Върху едната й страна са формирани четири идентични правоъгълни структури от същия полупроводник с n-тип примесна проводимост, разположени във форма на равностранен кръст - по часовниковата стрелка първа, втора, трета и четвърта, образуващи елементи на Хол. Всеки от тези елементи съдържа по три омични контакти - отвън навътре на n-структурите последователно първи, втори и трети. Вторите контакти на първата и четвъртата структура са свързани с токоизточник. Третите контакти на третата и четвъртата структура са съединени, вторите контакти на втората и третата структура са свързани, а третите контакти на първата и втората структура са също съединени. Първите контакти на втората и четвъртата структура, и съответно първите контакти на първата и третата структура са диференциалните изходи за двете ортогонални равнинни компоненти на измерваното магнитно поле, което е в равнината на подложката и е с произволна ориентация.This task is solved with a biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements covering a semiconductor substrate with p-type impurity conductivity. On one of its sides, four identical rectangular structures of the same semiconductor with n-type impurity conductivity are formed, arranged in the form of an equilateral cross - clockwise first, second, third and fourth, forming Hall elements. Each of these elements contains three ohmic contacts - from the outside to the inside of the n-structures sequentially first, second and third. The second contacts of the first and fourth structures are connected to a current source. The third contacts of the third and fourth structures are connected, the second contacts of the second and third structures are connected, and the third contacts of the first and second structures are also connected. The first contacts of the second and fourth structures, and respectively the first contacts of the first and third structures, are the differential outputs for the two orthogonal planar components of the measured magnetic field, which is in the plane of the substrate and has an arbitrary orientation.

Предимство на изобретението е високата магниточувствителност на двата изхода, тъй като първите (изходните) контакти на четирите структури са извън зоните през които протичат захранващите токове и шунтиращото им негативно влияние върху двата изхода е отстранено.An advantage of the invention is the high magnetic sensitivity of the two outputs, since the first (output) contacts of the four structures are outside the areas through which the supply currents flow and their shunting negative influence on the two outputs is removed.

Предимство е също съществено редуцираното паразитно напрежение на двата изхода в отсъствие на магнитно поле (офсети) в резултат на оригиналното последователно свързване на третите контакти на елементите на Хол, което води до усредняване и компенсиране на евентуални негативни сигнали, свързани с геометрични и технологични несъвършенства, нарушаващи симетрията на отделните структури.An advantage is also the significantly reduced parasitic voltage of the two outputs in the absence of a magnetic field (offsets) as a result of the original series connection of the third contacts of the Hall elements, which leads to averaging and compensation of possible negative signals associated with geometric and technological imperfections, breaking the symmetry of individual structures.

Предимство е още високата измервателна точност на двата сензорни канала, тъй като отсъства взаимно паразитно влияние между изходите в резултат на отделно формираните елементи на Хол, генериращи информационните напрежения единствено за ортогоналните компоненти на магнитното поле, както и редуцирания офсет.Another advantage is the high measurement accuracy of the two sensor channels, since there is no mutual parasitic influence between the outputs as a result of the separately formed Hall elements, generating the information voltages only for the orthogonal components of the magnetic field, as well as the reduced offset.

Предимство е и повишената резолюция при измерване на минималната магнитна индукция, поради високата чувствителност, понижения офсет и намаленият вътрешен 1/f (фликер) шум по причина, че захранващите токове не протичат през зоните с първите (изходните) контакти.An advantage is also the increased resolution when measuring the minimum magnetic induction, due to the high sensitivity, the reduced offset and the reduced internal 1/f (flicker) noise due to the fact that the supply currents do not flow through the areas with the first (output) contacts.

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 explained in more detail with an exemplary embodiment given in the attached figure 1.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of implementation of the invention

Двуосният магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол, обхваща полупроводникова подложка 1 с p-тип примесна проводимост. Върху едната й страна са формирани четири идентични правоъгълни структури от същия полупроводник с n-тип примесна проводимост, разположени във форма на равностранен кръст - по часовниковата стрелка първа 2, втора 3, трета 4 и четвърта 5, образуващи елементи на Хол. Всеки от тези елементи съдържа по три омични контакти - отвън навътре на n-структурите (2), (3), (4) и (5) последователно първи 6, 7, 8 и 9, втори 10,11, 12 и 13, и трети 14, 15, 16 и 17. Вторите контакти 10 и 13 на първата 2 и четвъртата 5 структура са свързани с токоизточник 18. Третите контакти 16 и 17 на третата 4 и четвъртата 5 структура са съединени, вторите контакти 11 и 12 на втората 3 и третата 4 структура са свързани, а третите контакти 14 и 15 на първата 2 и втората 3 структура са съединени. Първите контакти 7 и 9 на втората 3 и четвъртата 5 структура, и съответно първите контакти 6 и 8 на първата 2 и третата 4 са диференциалните изходи 19 и 20 за двете ортогонални равнинни компоненти на измерваното магнитно поле 21, което е в равнината на подложката 1 и е с произволна орентация.The biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements covers a semiconductor substrate 1 with p-type impurity conductivity. Four identical rectangular structures of the same semiconductor with n-type impurity conductivity are formed on one side, arranged in the form of an equilateral cross - clockwise first 2, second 3, third 4 and fourth 5, forming Hall elements. Each of these elements contains three ohmic contacts - from the outside to the inside of the n-structures (2), (3), (4) and (5) successively first 6, 7, 8 and 9, second 10,11, 12 and 13, and third 14, 15, 16 and 17. The second contacts 10 and 13 of the first 2 and the fourth 5 structure are connected to a current source 18. The third contacts 16 and 17 of the third 4 and the fourth 5 structure are connected, the second contacts 11 and 12 of the second 3 and the third 4 structure are connected, and the third contacts 14 and 15 of the first 2 and the second 3 structure are connected. The first contacts 7 and 9 of the second 3 and the fourth 5 structure, and respectively the first contacts 6 and 8 of the first 2 and the third 4 are the differential outputs 19 and 20 for the two orthogonal planar components of the measured magnetic field 21, which is in the plane of the substrate 1 and is of arbitrary orientation.

Действието на двуосния магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол, съгласно изобретението, е следното. При свързване на контактите 16 - 17, 11 - 12 и 14 - 15 на четирите л-тип правоъгълни структури 2, 3, 4 и 5 се осъществява последователно свързване на тези идентични елементи на Хол с равнинна чувствителност. Ето защо след съединяването на контакти 10 и 13 с изводите на токоизточника 18, и структурната симетрия на така формираните идентични микросензори протичат четири еднакви компоненти Iio,i4 = 115,п = 112,16 = 113,17 = 118. Характерна особеност на токовите траектории е, че те първоначално са перпендикулярни към горната повърхност на подложката 1, понеже захранващите контакти 10, 14, 11, 15, 12, 16, 13 и 17 в отсъствие на магнитно поле, В = 0, 21 представляват еквипотенциални равнини. Токовите линии проникват в обема на структурите 2, 3, 4 и 5, след което ефективните им траектории са успоредни на горната повърхност на подложката 1. Освен това чрез така осъщественото свързване, токовете в елементите на Хол 2 и 4, и съответно 3 и 5 са с противоположни посоки: 1₁₀,₁₄ = |- 1₁₂,₁₆ | и 1₁₅,п = |- 1₁₃,₁₇|. В отсъствие на магнитно поле, В = 0, 21 на изходите 19 и 20 възникват паразитни изходни напрежения - офсети, несвързани с метрологичното предназначение на сензора. В резултат измервателната точност съществено се редуцира. Този недостатък, например, за изхода 19, е в резултат на електрическата асиметрия, причинена основно от геометрична несъосност в разположението на контактите 6, 10, 14 и 8, 12, 16 на срещуположно разположените елементи на Хол спрямо центъра на конфигурацията 2, 3, 4 и 5. Първопричината е технологична - неминуеми несъвършенства в легирането, несъосност на маските при фотолитографията, механични напрежения найчесто от метализацията и корпусирането на чипа, температурни градиенти и флуктуации, стареене и др. Същият анализ е в сила и за другия сензорен канал - 20, формиран от контакти 3, 11, 15 и съответно 9, 13, 17 на структури 3 и 5. В конфигурацията на фигура 1 в отсъствие на магнитно поле, В = 0, 21 офсетите са минимизирани благодарение на осъществените връзки между контакти 16 - 17, 11 - 12 и 14 - 15 на структури 2, 3, 4 и 5. В резултат потенциалната асиметрия в зоните с изходни контакти 6 и 8 и съответно 7 и 9 е практически компенсирана. Фактически се усредняват и минимизират евентуалните паразитни сигнали, произтичащи от геометрични и технологични несъвършенства, включително температурен дрейф на офсетите. Интегралната реализация на n-тип структурите 2, 3, 4 и 5, формирани върху p-подложката 1 обезпечава пълната електрическа изолация между тях. По тази причина се предотвратява паразитното междуканално влияние на двата изхода 19 и 20, както това е в известното решение, повишавайки измервателната точност.The action of the biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements, according to the invention, is as follows. When connecting the contacts 16 - 17, 11 - 12 and 14 - 15 of the four l-type rectangular structures 2, 3, 4 and 5, a series connection of these identical Hall elements with planar sensitivity takes place. Therefore, after the connection of contacts 10 and 13 with the terminals of the current source 18, and the structural symmetry of the thus formed identical microsensors, four identical components Iio,i4 = 115,n = 112,16 = 113,17 = 118 flow. A characteristic feature of the current trajectories is that they are initially perpendicular to the upper surface of the pad 1, because the power contacts 10, 14, 11, 15, 12, 16, 13 and 17 in the absence of a magnetic field, B = 0, 21 represent equipotential planes. The current lines penetrate the volume of the structures 2, 3, 4 and 5, after which their effective trajectories are parallel to the upper surface of the substrate 1. Furthermore, through the connection thus made, the currents in the Hall elements 2 and 4, and 3 and 5, respectively are in opposite directions: 1 ₁₀ , ₁₄ = |- 1 ₁₂ , ₁₆ | and 1 ₁₅ ,n = |- 1 ₁₃ , ₁₇ |. In the absence of a magnetic field, B = 0, 21 at outputs 19 and 20 parasitic output voltages arise - offsets unrelated to the metrological purpose of the sensor. As a result, the measurement accuracy is significantly reduced. This disadvantage, for example, for the output 19, is the result of the electrical asymmetry caused mainly by a geometric misalignment in the arrangement of the contacts 6, 10, 14 and 8, 12, 16 of the oppositely located Hall elements with respect to the center of the configuration 2, 3, 4 and 5. The root cause is technological - inevitable imperfections in alloying, misalignment of masks during photolithography, mechanical stresses mostly from the metallization and casing of the chip, temperature gradients and fluctuations, aging, etc. The same analysis is valid for the other sensor channel - 20, formed by contacts 3, 11, 15 and respectively 9, 13, 17 of structures 3 and 5. In the configuration of figure 1 in the absence of a magnetic field, B = 0.21 offsets are minimized thanks to the connections made between contacts 16 - 17, 11 - 12 and 14 - 15 of structures 2, 3, 4 and 5. As a result, the potential asymmetry in the areas with output contacts 6 and 8 and respectively 7 and 9 is practically compensated . In fact, possible parasitic signals resulting from geometric and technological imperfections, including temperature drift of the offsets, are averaged and minimized. The integral realization of the n-type structures 2, 3, 4 and 5 formed on the p-substrate 1 ensures the complete electrical isolation between them. For this reason, the parasitic cross-channel influence of the two outputs 19 and 20 is prevented, as in the known solution, increasing the measurement accuracy.

Измерваното магнитно поле В 21, което е в равнината х-у на подложката 1 чрез двете си взаимноперпендикулярни компоненти В _х и В _у води до възникване на съответни отклоняващи движещите се носители в токовите компоненти сили на Лоренц, FL,i = qVdr х В, където q е елементарният товар на електрона, a Vdr е векторът на средната дрейфова скорост на електроните. Тъй като всички токови компоненти са ограничени в разположените във форма на равностранен кръст структури 2, 3, 4 и 5, действието на силите на Лоренц F_L от полета В_х и В_у е във висока степен ефективно върху всички части на траекториите. В резултат токовите линии на противоположно насочените компоненти 1₁₀,₁₄ и -1₁₂,₁₆, и съответно 1₁₅,п и -1₁₃,₁₇, се деформират - те се “свиват” или “разширяват”, като върху изходните терминали 7 и 9, респективно 6 и 8 се генерират потенциали на Хол. Това сензорно действие е проява на равнинно-магниточувствителния ефект на Хол, [1 - 10]. Потенциалите формират на диференциалните изходи 19 и 20 напрежения на Хол V₁₉(B) и V₂₀(B) които са информационните индикатори за двете ортогонални компоненти Вх и В у на вектора на магнитното поле В 21. Напреженията V19(B) и V21(B) са линейни и нечетни функции на магнитните полета В х и В у. В резултат на конструкцията на двуосния магнитометър от фигура 1 чувствителността на двата изходни канала 19 и 20 е съществено повишена. Причината е, че контакти 7 и 9, както 6 и 8 са разположени извън областите на протичане на токовете 1₁₀,₁₄ = |- 1₁₂,₁₆ | и 1₁₅,п = |- 1₁₃,₁₇|. При това шунтиращото действие на повърхностните електронни състояния върху Холовите потенциали е минимизирано и напреженията V₁₉(B) 19 и V₂₀(B) 20 нарастват. Освен това ортогоналността на съответните токови компоненти спрямо двата равнинни вектора Вх и В_у на магнитното поле В 21 е технологично подобрена. Така силите Fщ въздействат максимално ефективно върху компонентите, генерирайки съществени по стойност Холови потенциали върху повърхността на структурите 2, 3, 4 и 5. Абсолютната стойност на вектора на магнитното поле В 21 в равнината х-у и ъгълът Θ на полето В 21 спрямо фиксирана реперна ос в същата равнина се дават с изразите: | В\ = (Вx² + В y²)^1/2 и Θ = tan¹ (Vy(B y)/Vx(B x)), [1 - 3].The measured magnetic field B 21 , which is in the x-y plane of the substrate 1 through its two mutually perpendicular components B _x and B _y leads to the occurrence of corresponding deflecting moving carriers in the current components Lorentz forces, FL,i = qVdr x B, where q is the elementary electron charge, and Vdr is the electron average drift velocity vector. Since all current components are confined in the equilateral cross-shaped structures 2, 3, 4 and 5, the action of the Lorentz forces F _L from the B _x and B _y fields is highly effective on all parts of the trajectories. As a result, the current lines of the oppositely directed components 1 ₁₀ , ₁₄ and -1 ₁₂ , ₁₆ , and respectively 1 ₁₅ ,p and -1 ₁₃ , ₁₇ , are deformed - they "shrink" or "expand", as on the output terminals 7 and 9, respectively 6 and 8 Hall potentials are generated. This sensory action is a manifestation of the plane-magnetosensitive Hall effect, [1 - 10]. The potentials form at the differential outputs 19 and 20 Hall voltages V ₁₉ (B) and V ₂₀ (B) which are the information indicators for the two orthogonal components Bx and B y of the magnetic field vector B 21. The voltages V19(B) and V21( B) are linear and odd functions of the magnetic fields В x and В y. As a result of the construction of the biaxial magnetometer of Figure 1, the sensitivity of the two output channels 19 and 20 is substantially increased. The reason is that contacts 7 and 9, as well as 6 and 8 are located outside the areas of current flow 1 ₁₀ , ₁₄ = |- 1 ₁₂ , ₁₆ | and 1 ₁₅ ,n = |- 1 ₁₃ , ₁₇ |. In this case, the shunting effect of the surface electronic states on the Hall potentials is minimized and the voltages V ₁₉ (B) 19 and V ₂₀ (B) 20 increase. Moreover, the orthogonality of the respective current components with respect to the two plane vectors Bx and B _y of the magnetic field B 21 is technologically improved. Thus, the forces Fsh act on the components as effectively as possible, generating significant Hall potentials on the surface of structures 2, 3, 4 and 5. The absolute value of the vector of the magnetic field B 21 in the x-y plane and the angle Θ of the field B 21 relative to a fixed reference axis in the same plane are given by the expressions: | В\ = (Вx ² + В y ² ) ^1/2 and Θ = tan ¹ (Vy(B y)/Vx(B x)), [1 - 3].

Новото решение, фигура 1, повишава резолюцията на сензора при измерване на минималната магнитна индукция В min. Този резултат е следствие освен от високата чувствителност и понижения офсет, но и от намаления вътрешен 1/f (фликер) шум на двата канала 19 и 20. Причината е, че захранващите токове Iι₀,₁₄ = |Iι₂,ι₆ | и I15,11 = |- I₁₃,₁₇| не протичат през зоните с първите (изходните) контакти 7-9 и 6-8, което съществено ограничава флуктуационните процеси в информационните сигнали V₁₉(B) 19 и V₂₀(B) 20, [11].The new solution, Figure 1, increases the resolution of the sensor when measuring the minimum magnetic induction В min. This result is a consequence not only of the high sensitivity and the reduced offset, but also of the reduced internal 1/f (flicker) noise of both channels 19 and 20. The reason is that the supply currents Iι ₀ , ₁₄ = |Iι ₂ ,ι ₆ | and I15,11 = |- I ₁₃ , ₁₇ | do not flow through the zones with the first (output) contacts 7-9 and 6-8, which significantly limits the fluctuation processes in the information signals V ₁₉ (B) 19 and V ₂₀ (B) 20, [11].

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение е следствие от оригиналната кръстовидна конфигурация от триконтактни елементи на Хол 2, 3, 4 и 5 и иновативното свързване на захранващите контакти 16 - 17,11 - 12 и 14 - 15. Постигнато е драстично ограничение на негативните въздействия и сигнали в отделните изходни канали 19 и 20. Постигнатите резултати са висока канална магниточувствителност, повишена измервателна точност, отстранено междуканално влияние и висока резолюция.The unexpected positive effect of the new technical solution is a consequence of the original cross-shaped configuration of three-contact Hall elements 2, 3, 4 and 5 and the innovative connection of the power contacts 16 - 17, 11 - 12 and 14 - 15. A drastic limitation of the negative effects has been achieved and signals in the separate output channels 19 and 20. The achieved results are high channel magnetic sensitivity, increased measurement accuracy, removed inter-channel influence and high resolution.

Широк обхват на приложимост, новият сензор има в комбинация с магнитномодулаторни системи, съдържащи два и повече постоянни магнити, включително ориентирани един спрямо друг с едноименните си полюси, например за измерване на едноосен натиск при пресите и др.A wide range of applicability, the new sensor has in combination with magnetic modulator systems containing two or more permanent magnets, including oriented relative to each other with their poles of the same name, for example for measuring uniaxial pressure in presses, etc.

Двуосният магниточувствителен сензор съдържащ елементи на Хол може да се реализира с различни модификации на интегралната силициева технология - CMOS, BiCMOS, SOS, а при необходимост може да се използват микромашининг силициеви процеси. Новият 2-D микросензор функционира и в областта на криогенните температури, което повишава чувствителността и допълнително минимизира 1/f шума на двата канала, особено за целите на слабополевата магнитометрия, навигацията и контратероризма.The biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements can be realized with various modifications of the integral silicon technology - CMOS, BiCMOS, SOS, and if necessary, micromachining silicon processes can be used. The new 2-D microsensor also operates in the cryogenic temperature range, which increases sensitivity and further minimizes 1/f noise on both channels, especially for weak-field magnetometry, navigation and counterterrorism purposes.

Claims

A biaxial magnetosensitive sensor containing Hall elements comprising a semiconductor substrate, ohmic contacts forming Hall elements and located: in the form of an equilateral cross, a current source such that the measured external magnetic field is in the plane of the substrate and is of arbitrary orientation, characterized by that the semiconductor substrate (1) has p-type impurity conductivity, four identical rectangular structures of the same semiconductor with n-type impurity conductivity are formed on one side, located in the shape of the equilateral cross - clockwise first (2), second (3), third (4) and fourth (5), forming the Hall elements, each of which contains three ohmic contacts - from the outside to the inside of the n-structures (2), (3), (4) and (5) respectively first (6), (7), (8) and (9), second (10), (11), (12) and (13), and third (14), (15), (16) and (17 ), the second contacts (10) and (13) of the first (2) and fourth (5) structure are connected to the current source (18), as the third contacts (16) and (17) of the third (4) and fourth (5) structure are connected, the second contacts (11) and (12) of the second (3) and the third (4) structure are also connected, as well as the third contacts (14) and (15) of the first (2) and second (3) structure are connected, and the first contacts (7) and (9) of the second (3) and fourth (5) structures, and respectively the first contacts (6) and (8) of the first (2) and third (4) are the differential outputs ( 19) and (20) for the two orthogonal plane components of the magnetic field (21)