CH658916A5

CH658916A5 - MAGNETIC SENSOR.

Info

Publication number: CH658916A5
Application number: CH541682A
Authority: CH
Inventors: Radivoje Popovic; Heinrich Peter Baltes; Charles Jungo
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1982-09-13
Publication date: 1986-12-15
Also published as: DE3325148A1; DE3325148C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfeldsensor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a magnetic field sensor according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Halbleiterelement ist bereits bekannt aus Electronics Letters, Bd 12, Nr. 23,11.11.76, S. 608 bis 611. Der Nachteil dieses Halbleiterbauelements besteht darin, Such a semiconductor element is already known from Electronics Letters, Vol. 12, No. 23.11.11.76, pp. 608 to 611. The disadvantage of this semiconductor component is that

dass es einen Schwellwert von etwa 0,3 Tesla aufweist, so dass 5 vor allem geringe Magnetflussdichten bzw. Magnetfeldstärken nicht oder nicht genau gemessen werden können. that it has a threshold value of approximately 0.3 Tesla, so that 5 especially low magnetic flux densities or magnetic field strengths cannot be measured or cannot be measured precisely.

Aus der Druckschrift EP-Bl 0 001 160 ist ein ringförmiger Magnetfeldsensor bekannt, der aus einem lateralen bipolaren PNPN-Halbleiter besteht. In diesem PNPN-Halbleiter io f liesst ein elektrischer Strom beim Anlegen einer Vorspannung nicht uniform über den gesamten Ringumfang verteilt, sondern nur in einem winkelmässig begrenzten Halbleiterbereich, dem sogenannten Ladungsträgerbezirk («carrier domain»), dank dem Vorhandensein einer starken positiven 15 Rückkopplung und von Material-Inhomogenitäten. Unter dem Einfluss eines senkrecht zur Halbleiterebene wirkenden Magnetfeldes rotiert dieser Ladungsträgerbezirk um die Achse des ringförmigen Magnetfeldsensors mit einer Geschwindigkeit, die von der Magnetflussdichte, und in 20 einer Richtung, die von der Magnetfeldrichtung abhängig ist. Der Magnetfeldsensor erzeugt somit eine Rotationsfrequenz, die der Stärke des Magnetfeldes proportional ist. A ring-shaped magnetic field sensor is known from the publication EP-Bl 0 001 160, which consists of a lateral bipolar PNPN semiconductor. In this PNPN semiconductor io f, an electrical current does not spread uniformly over the entire ring circumference when a bias voltage is applied, but only in an angularly limited semiconductor area, the so-called carrier domain, thanks to the presence of a strong positive feedback and of material inhomogeneities. Under the influence of a magnetic field acting perpendicular to the semiconductor plane, this charge carrier region rotates around the axis of the ring-shaped magnetic field sensor at a speed which is dependent on the magnetic flux density and in a direction which is dependent on the direction of the magnetic field. The magnetic field sensor thus generates a rotation frequency that is proportional to the strength of the magnetic field.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen äusserst empfindlichen ringförmigen Magnetfeldsensor zu erstellen, 25 der nach einem ähnlichen Prinzip arbeitet, der jedoch eine sehr niedrige Temperaturabhängigkeit und - falls überhaupt - ein niedriges Schwellwert-Magnetfeld besitzt. The invention has for its object to provide an extremely sensitive annular magnetic field sensor 25 which works on a similar principle, but which has a very low temperature dependence and - if at all - a low threshold magnetic field.

Ein solcher verbesserter Magnetfeldsensor eignet sich z.B. zur Verwendung im Eingangskreis eines Elektrizitätszählers 30 zum Messen des elektrischen Stromes, der proportional dem durch diesen Strom erzeugten Magnetfeld ist. Such an improved magnetic field sensor is suitable e.g. for use in the input circuit of an electricity meter 30 for measuring the electrical current which is proportional to the magnetic field generated by this current.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of patent claim 1.

35 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: 35 An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below. Show it:

Fig. 1 : Einen Querschnitt AA' eines Magnetfeldsensors, 40 Fig. 2 : eine Draufsicht des gleichen Magnetfeldsensors, mit der Schnittebene AA', 1: a cross section AA 'of a magnetic field sensor, 40 Fig. 2: a plan view of the same magnetic field sensor, with the section plane AA',

Fig. 3 : eine äussere Beschaltung eines Magnetfeldsensors und 3: an external circuit of a magnetic field sensor and

Fig. 4: dazugehörige Kennlinien eines Magnetfeldsensors 45 und einer Stromquelle. 4: associated characteristics of a magnetic field sensor 45 and a current source.

Gleiche Bezugszahlen bezeichnen in allen Figuren der Zeichnung gleiche Teile. The same reference numerals designate the same parts in all figures of the drawing.

Als Beispiel wird ein lateraler bipolarer NPN-Transistor so beschrieben. Statt mit einem NPN- kann der Magnetfeldsensor jedoch auch mit einem PNP-Transistor aufgebaut werden, unter Berücksichtigung der dann üblichen und aus der Transistortechnik bekannten Umkehrungen der Material-Leitfähigkeitstypen. Der Magnetfeldsensor kann mittels , 55 einer CMOS-Technologie hergestellt werden. A lateral bipolar NPN transistor is described as an example. Instead of using an NPN sensor, the magnetic field sensor can also be constructed using a PNP transistor, taking into account the inversions of the material conductivity types that are then common and known from transistor technology. The magnetic field sensor can be manufactured using CMOS technology.

Gemäss der Fig. 1 und der Fig. 2 besteht ein ringförmiger Magnetfeldsensor aus drei in einen Halbleiterkörper 1, z.B. aus P-Silizium, an dessen Oberfläche 2 angeordneten konzentrischen, mit unterschiedlichen Durchmessern verse-60 henen ringförmigen bzw. kreisförmigen und durch Material des Halbleiterkörpers 1 getrennten Halbleiterschichten 3,4 und 5. Die erste innere Halbleiterschicht 3 ist kreisförmig, aus dem gleichen Material-Leitfähigkeitstyp P wie der Halbleiterkörper 1 gefertigt und stark mit Fremdatomen dotiert, 65 d.h. sie besteht aus P+-Material. Die beiden anderen Halbleiterschichten, d.h. die mittlere Halbleiterschicht 4 und die äussere Halbleiterschicht 5, sind ringförmig und bestehen aus gleichem, stark mit Fremdatomen dotiertem Material 1 and 2, an annular magnetic field sensor consists of three in a semiconductor body 1, e.g. P-silicon, on the surface 2 of which are arranged concentric, annular or circular semiconductor layers 3, 5 with different diameters and separated by the material of the semiconductor body 1. The first inner semiconductor layer 3 is circular, made of the same material. Conductivity type P is manufactured like the semiconductor body 1 and heavily doped with foreign atoms, ie 65 it consists of P + material. The other two semiconductor layers, i.e. the middle semiconductor layer 4 and the outer semiconductor layer 5 are ring-shaped and consist of the same material heavily doped with foreign atoms

3 3rd

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von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp wie der Halbleiterkörper 1, also aus N+-Material. Ausserhalb der äusseren Halbleiterschicht 5 sind eine Vielzahl kleiner rechteckför-miger Halbleiterschichten 6 aus stark mit Fremdatomen dotiertem Material radial, auf einem einzigen, zu den drei ersten Halbleiterschichten 3 bis 5 konzentrischen Kreis 7 und symmetrisch zu diesem Kreis angeordnet. In der Darstellung der Fig. 2 wurden zugunsten der Übersichtlichkeit nur acht rechteckförmige Halbleiterschichten 6 dargestellt. In der Praxis ist ihre Anzahl möglichst gross zu wählen. Sie können aus P+- oder N+-Material bestehen. of opposite conductivity type as the semiconductor body 1, that is made of N + material. Outside the outer semiconductor layer 5, a multiplicity of small rectangular semiconductor layers 6 made of material heavily doped with foreign atoms are arranged radially, on a single circle 7 concentric with the three first semiconductor layers 3 to 5 and symmetrical to this circle. In the illustration in FIG. 2, only eight rectangular semiconductor layers 6 have been shown for the sake of clarity. In practice, their number should be as large as possible. They can consist of P + or N + material.

Der Halbleiterkörper 1 ist z.B. ein Substrat aus P-Material oder eine P-Wanne («P-well»), welche in ein Substrat aus N-Material eindiffundiert ist. The semiconductor body 1 is e.g. a substrate made of P-material or a P-well ("P-well"), which is diffused into a substrate made of N-material.

Jede der Halbleiterschichten 3 bis 6 besitzt je einen Draht-anschluss, welcher der zeichnerischen Klarheit wegen nur in der Fig. 1 und nicht in der Fig. 2 wiedergegeben ist. Der Drahtanschluss der inneren Halbleiterschicht 3 bildet den Basisanschluss B, derjenige der mittleren Halbleiterschicht 4 den Emitteranschluss E und derjenige der äusseren Halbleiterschicht 5 den Kollektoranschluss C des lateralen, ringförmigen und bipolaren Transistors. Die Drahtanschlüsse der rechteckförmigen Halbleiterschichten 6 stellen Sensor-Elektroden Si, S2.. .Ss dar. Der PVP-Übergang der inneren Halbleiterschicht 3 zum Halbleiterkörper 1 bildet einen niederohmigen ohmischen Kontakt. Der laterale NPN-Tran-sistor setzt sich zusammen aus der mittleren und der äusseren Halbleiterschicht 4 und 5 sowie dem dazwischen liegenden ringförmigen Teil 8 des Halbleiterkörpers 1. Each of the semiconductor layers 3 to 6 has a wire connection, which for the sake of clarity is only shown in FIG. 1 and not in FIG. 2. The wire connection of the inner semiconductor layer 3 forms the base connection B, that of the middle semiconductor layer 4 the emitter connection E and that of the outer semiconductor layer 5 the collector connection C of the lateral, annular and bipolar transistor. The wire connections of the rectangular semiconductor layers 6 represent sensor electrodes Si, S2... Ss. The PVP transition of the inner semiconductor layer 3 to the semiconductor body 1 forms a low-ohmic contact. The lateral NPN transistor is composed of the middle and outer semiconductor layers 4 and 5 and the annular part 8 of the semiconductor body 1 lying between them.

Bestehen die rechteckförmigen Halbleiterschichten 6 aus N+-Material, so bilden die Sensor-Elektroden Si bis Ss zusätzliche Kollektoren zum Auffangen der durch den Emitter des NPN-Transistors emittierten Ladungsträger. Bestehen diese Halbleiterschichten dagegen aus P+-Material, so können die Sensor-Elektroden Si bis Ss eine Erhöhung der Basisspannung von annähernd 0.7V feststellen, und zwar an dem Ort, an dem sich gerade der winkelmässig begrenzte Ladungsträgerbezirk befindet. Die rechteckförmigen Halbleiterschichten 6 arbeiten mithin als Sensoren und stellen die Position des winkelmässig begrenzten Ladungsträgerbezirks im Transistor fest. If the rectangular semiconductor layers 6 consist of N + material, the sensor electrodes Si to Ss form additional collectors for collecting the charge carriers emitted by the emitter of the NPN transistor. If, on the other hand, these semiconductor layers consist of P + material, the sensor electrodes Si to Ss can detect an increase in the base voltage of approximately 0.7 V, specifically at the location at which the angularly limited charge carrier region is located. The rectangular semiconductor layers 6 thus work as sensors and determine the position of the angularly limited charge carrier region in the transistor.

Eine verbesserte Variante des bisher beschriebenen Magnetfeldsensors wird dadurch erzielt, dass der ringförmige Teil 8 des Halbleiterkörpers 1, der sich zwischen der mittleren und der äusseren Halbleiterschicht 4 und 5 befindet und der, wie bereits erwähnt, die Basis-Halbleiterschicht des Transistors bildet, mit einem ebenfalls ringförmigen Gate 9 möglichst genau abgedeckt ist (siehe Fig. 1) Dieses Gate 9 ist durch eine Gate-Oxydschicht 10, z.B. aus SÌO2, vom Halbleiterkörper 1 getrennt. An improved variant of the magnetic field sensor described so far is achieved in that the ring-shaped part 8 of the semiconductor body 1, which is located between the middle and the outer semiconductor layers 4 and 5 and which, as already mentioned, forms the base semiconductor layer of the transistor, with a likewise annular gate 9 is covered as precisely as possible (see FIG. 1). This gate 9 is covered by a gate oxide layer 10, for example made of SÌO2, separated from the semiconductor body 1.

Besteht das Gate 9 aus hochohmigem Material, so ist jede rechteckförmige Halbleiterschicht 6 extern über je einen Gateanschluss G, z.B. radial, mit je einem Punkt des Gate 9 zu verbinden, wobei diese Punkte z.B. auf einer Kreislinie gleichmässig verteilt auf dem ringförmigen Gate 9 angeordnet sind. If the gate 9 is made of high-resistance material, each rectangular semiconductor layer 6 is external via a respective gate connection G, e.g. radial, to be connected to one point of the gate 9, these points e.g. are evenly distributed on a circular line on the annular gate 9.

Besteht das Gate 9 dagegen aus einem.niederohmigen Material, z.B. aus Metall oder aus stark dotiertem Poly-Sili-zium, so ist das Gate 9 in gleich viele Ringsektoren zu unterteilen, wie rechteckförmige Halbleiterschichten 6 vorhanden sind. Diese Ringsektoren sind alle annähernd gleich gross und isoliert voneinander und besitzen alle die gleiche radiale Mittellinie wie die zugehörige rechteckförmige Halbleiterschicht 6 (Fig. 2). Jeder Ringsektor besitzt seinen eigenen Gateanschluss G, mit dessen Hilfe er extern mit einem Punkt der radial zugehörigen rechteckförmigen Halbleiterschicht 6 verbunden ist. In contrast, the gate 9 consists of a low-resistance material, e.g. made of metal or heavily doped polysilicon, the gate 9 is to be divided into as many ring sectors as there are rectangular semiconductor layers 6. These ring sectors are all approximately the same size and isolated from one another and all have the same radial center line as the associated rectangular semiconductor layer 6 (FIG. 2). Each ring sector has its own gate connection G, with the aid of which it is connected externally to a point of the radially associated rectangular semiconductor layer 6.

In der Fig. 3 ist der positive Pol einer Gleichspannungsquelle 11 über eine Stromquelle 12 mit dem Kollektor, d.h. mit dem Anschluss der äusseren Halbleiterschicht 5, und sein negativer Pol direkt mit dem Emitter, d.h. mit dem Anschluss der mittleren Halbleiterschicht 4, des lateralen Transistors verbunden, desgleichen der Emitteranschluss E, d.h. der Anschluss der mittleren Halbleiterschicht 4, mit dem Basisanschluss B, d.h. mit dem Anschluss der inneren Halbleiterschicht 3. Ein Widerstand R stellt den elektrischen Widerstand des Materials der Basishalbleiterschicht dar und liegt zwischen dem Basisanschluss B und der Basis des eigentlichen T ransistors. In Fig. 3, the positive pole of a DC voltage source 11 is connected to the collector via a current source 12, i.e. with the connection of the outer semiconductor layer 5, and its negative pole directly with the emitter, i.e. connected to the connection of the middle semiconductor layer 4, of the lateral transistor, likewise the emitter connection E, i.e. the connection of the middle semiconductor layer 4, with the base connection B, i.e. with the connection of the inner semiconductor layer 3. A resistor R represents the electrical resistance of the material of the base semiconductor layer and lies between the base connection B and the base of the actual transistor.

Die Kennlinie 13 in der Fig. 4 ist die Ic/UcE-Kennlinie des Transistors samt seinem Spannungsdurchbruchsgebiet. Die Kennlinie 14 der Stromquelle stellt die Lastkennlinie dieses Transistors dar und schneidet dessen Kennlinie 13 in zwei stabilen Arbeitspunkten M und Q, die beide im Spannungsdurchbruchsgebiet liegen unter der Bedingung, dass die Gleichspannung Vdd der Gleichspannungsquelle 11 einen derartigen Wert besitzt, dass die folgenden Ungleichheiten erfüllt sind : BVceo < Vdd < BVcbo. The characteristic curve 13 in FIG. 4 is the Ic / UcE characteristic curve of the transistor together with its voltage breakdown region. The characteristic curve 14 of the current source represents the load characteristic of this transistor and intersects its characteristic 13 at two stable operating points M and Q, both of which are in the voltage breakdown region, on the condition that the DC voltage Vdd of the DC voltage source 11 has a value such that the following inequalities are met are: BVceo <Vdd <BVcbo.

BVceo bezeichnet dabei bekanntlich die Durchbruchsspannung des Kollektor/Emitter-Überganges des Transistors bei offener Basis («sustaining voltage») und BVcbo diejenige des Kollektor/Basis-Überganges des Transistors bei offenem Emitter. Welcher von beiden Arbeitspunkten M oder Q gültig ist, hängt von den Startbedingungen ab. As is known, BVceo denotes the breakdown voltage of the collector / emitter junction of the transistor with an open base ("sustaining voltage") and BVcbo that of the collector / base junction of the transistor with an open emitter. Which of the two working points M or Q is valid depends on the starting conditions.

Ic stellt den Kollektorstrom und Uce die Kollektor/ Emitterspannung des Transistors dar. Ic represents the collector current and Uce the collector / emitter voltage of the transistor.

Der Betrieb des Transistors in seinem Spannungsdurchbruchsgebiet führt dazu, dass die Ladungsträger sich im Ladungsträgerbezirk des Transistors mit maximaler Geschwindigkeit fortbewegen und da die Lorenzkraft, die bekanntlich das Fortbewegen des Ladungsträgerbezirks verursacht, dieser Geschwindigkeit proportional ist, wird eine maximale Empfindlichkeit des Magnetfeldsensors erzielt. The operation of the transistor in its voltage breakdown region causes the charge carriers to move at maximum speed in the charge carrier region of the transistor, and since the Lorenz force, which is known to cause the charge carrier region to move, is proportional to this speed, maximum sensitivity of the magnetic field sensor is achieved.

Der ringförmige laterale Transistor kann als eine kontinuierliche Kette vieler Teiltransistoren angesehen werden, deren Ende auf ihren Eingang rückgekoppelt ist. Die Kollektor/Emitter-Strecke aller dieser Teiltransistoren sind parallelgeschaltet und von der einzigen gemeinsamen Stromquelle 12 gespeist. Die Basis eines jeden Teiltransistors wird von der Basis des vorhergehenden Teiltransistors über den Widerstand eines Teils des Basishalbleiter-Materials gesteuert. Die Startbedingung des Magnetfeldsensors kann z.B. festgelegt werden durch das Anlegen einer bestimmten Spannung oder das Einspeisen eines bestimmten Stromes an der Basis eines der Teiltransistoren, z.B. des ersten Teiltransistors über die zugehörige Sensor-Elektrode Si. Der erste Teiltransistor wird dann leitend und bildet eine diskrete Darstellung des winkelmässig begrenzten Ladungsträgerbezirks ; der elektrische Strom fliesst nur lokal und radial vom Emitter des ersten Teiltransistors zu dessen Kollektor. Unter dem Einfluss eines senkrecht zur Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 wirkenden Magnetfeldes und der dadurch erzeugten Lorenzkraft wandert der elektrische Strom in der Kette fort vom leitenden Teiltransistor, der dann sperrt, zum nächsten Teiltransistor, der dann leitend wird. Die Richtung des Abwanderns ist dabei abhängig von der Richtung des Magnetfeldes gemäss dem bekannten Gesetz der Lorenzkraft. Dieses Fortwandern in der Kette entspricht im ringförmigen Transistor der Rotation des Ladungsträgerbezirks um die gemeinsame Achse der ring- bzw. kreisförmigen Halbleiterschichten 3 bis 5. The annular lateral transistor can be viewed as a continuous chain of many sub-transistors, the end of which is fed back to its input. The collector / emitter path of all these sub-transistors are connected in parallel and fed by the single common current source 12. The base of each sub-transistor is controlled from the base of the previous sub-transistor through the resistance of a portion of the base semiconductor material. The starting condition of the magnetic field sensor can e.g. are determined by applying a certain voltage or feeding a certain current to the base of one of the sub-transistors, e.g. of the first partial transistor via the associated sensor electrode Si. The first partial transistor then becomes conductive and forms a discrete representation of the angularly limited charge carrier region; the electric current only flows locally and radially from the emitter of the first partial transistor to its collector. Under the influence of a magnetic field acting perpendicular to the surface 2 of the semiconductor body 1 and the Lorenz force generated thereby, the electrical current in the chain travels from the conductive partial transistor, which then blocks, to the next partial transistor, which then becomes conductive. The direction of migration depends on the direction of the magnetic field according to the known law of the Lorenz force. This traveling in the chain corresponds in the ring-shaped transistor to the rotation of the charge carrier region around the common axis of the ring-shaped or circular semiconductor layers 3 to 5.

Die genaue Lage und die Abmessung des Ladungsträgerbezirks ist unter anderem abhängig von der Geometrie des Bauelementes und der Konzentration der Ladungsträger. Eine starke Verbesserung seiner Lokalisierung und Abgrenzung wird durch das Hinzufügen einer Rückkopplung mittels The exact location and dimension of the charge carrier area depends, among other things, on the geometry of the component and the concentration of the charge carriers. A strong improvement in its localization and demarcation is achieved by adding a feedback

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

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eines MOS-Effektes durch Verwendung des Gate 9 erzielt. Jedesmal, wenn eine rechteckförmige Halbleiterschicht 6 einen Stromfluss, d.h. das lokale Vorhandensein eines Ladungsträgerbezirks feststellt, steigt ihre Spannung um mindestens 0.7 V an. Dieses Spannung erscheint somit auch am zugehörigen Punkt bzw. Ringsektor des Gate 9, da dieser mit der rechteckförmigen Halbleiterschicht 6 elektrisch verbunden ist. Die Gatespannung oberhalb des begrenzten Ladungsträgerbezirks steigt somit an, verringert die dort vorhandene Potential-Schwelle («potential barrier») zwischen Kollektor und Emitter und erhöht damit den dortigen Wirkungsgrad des Emitters. Dies hat zur Folge, dass der Spannungsdurchbruch des lokalen Teiltransistors bei einer niedrigeren Spannung erfolgt als im Rest der Struktur, und dass der a MOS effect achieved by using the gate 9. Every time a rectangular semiconductor layer 6 has a current flow, i.e. determines the local presence of a charge carrier area, their voltage increases by at least 0.7 V. This voltage thus also appears at the associated point or ring sector of the gate 9, since this is electrically connected to the rectangular semiconductor layer 6. The gate voltage above the limited charge carrier area thus increases, reduces the potential threshold (“potential barrier”) between the collector and emitter and thus increases the efficiency of the emitter there. The consequence of this is that the voltage breakdown of the local partial transistor takes place at a lower voltage than in the rest of the structure, and that

Ladungsträgerbezirk schärfer abgegrenzt wird. Cargo area is more clearly delineated.

Im Gegensatz zu dem im angegebenen Stand der Technik beschriebenen PNPN-Halbleiter wird dem lokalen Aufheizen des Magnetfeldsensors durch die Emitteremission s (positiver Temperaturkoeffizient) entgegenwirkt durch den negativen Temperaturkoeffizient des Spannungsdurchbruches, so dass seine Temperaturempfindlichkeit zuminde-stens teilweise aufgehoben und demnach geringer ist. Ausserdem können die Halbleiterschichten eines Transistors io eher perfekt konzentrisch hergestellt werden als diejenigen eines PNPN-Halbleiters, und schliesslich ist die Geschwindigkeit seiner Ladungsträger und damit auch die Wirkung der Lorenzkraft grösser, so dass seine Empfindlichkeit dementsprechend höher ist. In contrast to the PNPN semiconductor described in the state of the art, the local heating of the magnetic field sensor by the emitter emission s (positive temperature coefficient) is counteracted by the negative temperature coefficient of the voltage breakdown, so that its temperature sensitivity is at least partially eliminated and therefore lower. In addition, the semiconductor layers of a transistor io can be made perfectly concentric rather than those of a PNPN semiconductor, and finally the speed of its charge carriers and thus the effect of the Lorenz force is greater, so that its sensitivity is correspondingly higher.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

658 916 PATENT CLAIMS

1.Magnetic field sensor in which an angularly limited charge carrier region is present when a bias voltage is present and which consists of several concentric semiconductor layers arranged in a semiconductor body on its surface, provided with different diameters, annular or circular and separated by semiconductor body material, one outside Outer semiconductor layer is a plurality of small approximately rectangular semiconductor layers, which are arranged along a single, concentric to the semiconductor layers and symmetrical to this, characterized in that a first circular inner semiconductor layer (3) consists of the same material conductivity type as the semiconductor body (1) and heavily doped with foreign atoms, that a second ring-shaped middle semiconductor layer (4) is arranged outside the inner semiconductor layer (3) and made of the same, heavily doped with foreign atoms The material consists of a third, ring-shaped outer semiconductor layer

(5), which is arranged outside the middle semiconductor layer (4) and consists of material of the opposite conductivity type as the semiconductor body (1), and that the rectangular semiconductor layers (6) are arranged radially and consist of material heavily doped with foreign atoms.

2. Magnetic field sensor according to claim 1, characterized in that the annular part (8) of the semiconductor body (1), which is located between the middle and the outer semiconductor layer (4; 5), covered by an annular gate (9) and from the semiconductor body (1) is separated by a gate oxide layer (10).

3. Magnetic field sensor according to claim 2, characterized in that the ring-shaped gate (9) is divided into as many equally large, mutually insulated ring sectors as the magnetic field sensor rectangular semiconductor layers

(6) has that the ring sectors consist of low-resistance material and that each ring sector has the same radial center line as the associated rectangular semiconductor layer (6).

4. Magnetic field sensor according to claim 2 or 3, characterized in that each rectangular semiconductor layer (6) is radially electrically well connected to a point of the ring-shaped gate (9) or to a point of its associated ring sector.

5. Magnetic field sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connection of the inner semiconductor layer (3) is connected to that of the middle semiconductor layer (4), that a direct voltage source (11) with a direct voltage (Vdd) connects the outer one Semiconductor layer (5) feeds via a current source (12) and that the value of the DC voltage (Vdd) is on the one hand greater than the value of the breakdown voltage (BVceo) of the collector / emitter junction with the open base of the annular transistor, which is formed by the middle one and the outer semiconductor layer (4; 5) and the intermediate part (8) of the semiconductor body (1), and on the other hand is smaller than the value of the breakdown voltage (BVcbo) of the collector / base junction with the emitter of this annular transistor open.