CN104535087A - 霍尔元件及霍尔元件结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种霍尔元件及霍尔元件结构，该霍尔元件包括井字形感磁部、两对电流输入输出端部和两对电压输入输出端部；井字形结构包括一个矩形环部、一个位于矩形环部外围的外圈部以及一个被矩形环部包围的内圈部；当具有与井字形感磁部所在平面相垂直和/或相互平行的磁场作用在所述井字形感磁部时，通过至少一对所述电流输入输出端部输入控制电流，并检测至少一对电压输入输出端部，得到相应的霍尔电压值。本发明中的霍尔元件可增加产品测试的灵活性，并方便使用者对磁场进行校正。

Description

霍尔元件及霍尔元件结构

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种霍尔元件，尤其涉及一种采用井字形感磁部的霍尔元件结构。

背景技术

霍尔传感器是应用最普遍的磁传感器，由于其工艺简单、成本低、且容易实现片上系统等优点已广泛应用在工业控制、智能仪器仪表和消费类电子等领域。霍尔传感器利用了霍尔效应的原理，当带电的粒子在磁场中运动时，将受到洛仑兹力的作用，使带电粒子发生偏转，产生一个垂直于其运动方向的电动势，即霍尔电压。一个集成霍尔传感器单元的形状类似于一个扩散电阻，只不过为了测量霍尔电压，它比普通的扩散电阻多两个直角的接触孔。

近年来，由于半导体技术的飞速发展，出现了各种各样结构的新型集成霍尔元件，其中具有圆形、正方形、长方形和十字架形状感磁部的霍尔元件等。例如，图1所示的长方形霍尔元件(请参考非专利文献1，非专利文献1：“On a new action of magnetism ona permanent electric current”(EH.Hall,Am.J.Sci.seris 3,1879,vol.20,pp.161-86))，以及图2所示的十字形霍尔元件(请参考非专利文献2，非专利文献2：“Hall sensors withintegrated magnetic flux concentrations”(H.Blanchard,Ph.D.dissertation,Swiss FederalInstitute of Technology(EPFL),Lausanne,Switzerland,1999))。

下面利用图1和图2对霍尔元件的磁检测原理进行说明。

请参阅图1，图1为现有技术中长方形霍尔元件的结构示意图。长方形霍尔元件是美国物理学家霍尔(A.H.Hall，1855-1938)于1879年研究金属的导电机制时发现的。如图所示，霍尔元件1的长度为L，宽度为W。当电源加至霍尔元件1的电流输入端子C1、C2上时，会有电流I流过霍尔元件。此时，对流过的电流I施加垂直磁场(图未示)，则在与电流和磁场双方均垂直的方向上产生电场，即可从电压输出端子S1、S2得到霍尔电压。但长方形结构的霍尔元件，其模型及计算都是基于理想结构的，即L>>W，但是在实际应用中我们制作的器件很少会达到理想模型。因此，很多学者提出了在小尺寸情况下的十字形霍尔元件的解决方案。

请参阅图2，图2为现有技术中十字形霍尔元件的结构示意图。由于十字形霍尔元件结构具有对称性，且在降低器件的零偏电压时，可以采用旋转电流(spinning current)技术，此技术可将零偏电压降低10-25倍。因此，十字形霍尔元件结构得到了广泛应用。

从上面的叙述可以看出，传统的霍尔元件通常只有一对电流输入端子C1、C2与一对电压输出端子S1、S2，导致在产品设计之初，元件的可测性受到限制，且由于半导体产品从设计、流片、再到测试验证，以及产品定型，需要的周期将非常长，再加上，传统霍尔元件的实心结构无法很好地对使用者所需磁场的各个部分进行校正，进而也会影响到产品设计与生产周期，尤其是若其中涉及到器件结构或电路的修改，将会对产品推向市场的周期的影响非常大，甚至会影响产品设计公司的正常运转。

因此，本领域技术人员清楚，如果能在磁阻传感器产品设计之初，多考虑其可测性设计，以及引入校正功能，将会大大缩短产品开发周期。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明的目的在于提供一种霍尔元件及采用井字形感磁部的霍尔元件结构；该霍尔元件不仅可根据不同井字形结构的结构尺寸和不同的输入输出形式的排列组合，来获得很多种霍尔电压值的输出；还可以根据其磁场产生用线圈处在井字形霍尔元件的不同位置，产生不同方向的磁场，以便设计者对所需的磁场作校正，其可增加产品测试的灵活性，并方便使用者对磁场进行校正。

为达到所述目的，本发明提供一种霍尔元件，包括：井字形感磁部、两对电流输入输出端部和两对电压输入输出端部；井字形感磁部由一组两两平行设置的矩形条同另一组两两平行设置的矩形条相互垂直形成井字形结构，所述井字形结构包括一个矩形环部、一个位于所述矩形环部外围的外圈部以及一个被所述矩形环部包围的内圈部；两对电流输入输出端部，分别设置于一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于输入控制电流；以及两对电压输入输出端部，分别设置于另一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于测量输出的霍尔电压；其中，当与所述井字形感磁部所在平面相垂直和/或相互平行的磁场作用在所述井字形感磁部时，通过至少一对所述电流输入输出端部输入控制电流，并检测至少一对所述电压输入输出端部，得到相应的霍尔电压值。

在一实施例中，设有所述电流输入输出端部的所述两两平行设置的矩形条长度或宽度相同或者不同；当工作时，从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的其中一个输入端输入控制电流，或从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的相邻两个输入端输入同方向的控制电流。

在一实施例中，设有所述电压输入输出端部的所述两两平行设置的矩形条长度或宽度相同或者不同；当检测时，所述两对电压输入输出端部的其中一对形成用于测量输出的霍尔电压的端部，或所述两对电压输入输出端部同时形成用于测量输出的霍尔电压的端部。。

为达成上述目的，本发明还提供另一种技术方案如下：

一种霍尔元件结构，包括井字形感磁部、两对电流输入输出端部、两对电压输入输出端部和磁场产生单元；井字形感磁部由一组两两平行设置的矩形条同另一组两两平行设置的矩形条相互垂直形成井字形结构，所述井字形结构包括一个矩形环部、一个位于所述矩形环部外围的外圈部以及一个被所述矩形环部包围的内圈部；两对电流输入输出端部分别设置于一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于输入控制电流；两对电压输入输出端部，分别设置于另一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于测量输出的霍尔电压；以及磁场产生单元，位于所述井字形感磁部的上方，产生与所述井字形感磁部所在平面相垂直和/或相互平行的磁场；其中，当所述磁场产生单元产生的磁场作用在所述井字形感磁部时，通过至少一对所述电流输入输出端部输入控制电流，并检测至少一对所述电压输入输出端部，得到相应的霍尔电压值。

在一实施例中，所述两两平行设置的矩形条长度或宽度相同或者不同。

在一实施例中，当工作时，从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的其中一个输入端输入控制电流，或从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的相邻两个输入端输入同方向的控制电流。

在一实施例中，当检测时，所述两对电压输入输出端部的其中一对形成用于测量输出的霍尔电压的端部，或所述两对电压输入输出端部同时形成用于测量输出的霍尔电压的端部。

在一实施例中，所述磁场产生单元为平行置于所述井字形感磁部上方的一个线圈单元，且所述线圈单元包含位于所述矩形环部上方的环线圈段、位于所述矩形环部外围的外圈部上方的外线圈段，及位于被所述矩形环部包围的内圈部上方的内线圈段；当所述线圈单元通电时，所述环线圈段产生与所述井字形感磁部所在平面相互平行的磁场，所述外线圈段与所述内线圈段在所述井字形感磁部上产生方向不同，且与所述井字形感磁部相垂直的磁场。

在一实施例中，所述线圈单元中的环线圈段、外线圈段和内线圈段分别具有各自的输入输出抽头和电源控制单元，且所述输入输出抽头中输入电流的大小和方向由各自所述电源控制单元控制调整。

在一实施例中，所述井字形感磁部形成于金属层或半导体衬底层上；所述线圈单元形成于所述井字形感磁部上方的互联线层中。

从上述技术方案可以看出，本发明的井字形霍尔元件，能够在进行初版产品设计时，通过两对电流输入输出端部和两对电压输入输出端部来获得不同的输入输出形式，提高产品的可测性。并且，更进一步地，可通过调整磁场产生单元的通电线圈段，使磁场的不同部分作用于霍尔元件上，以便设计者对所需的磁场作校正；通过这些手段，能有效地减少元件及电路的设计修改次数，从而大大缩短磁传感器产品的设计验证周期，为产品能更好地推向市场赢得时间。

附图说明

图1是现有技术中长方形霍尔元件的示意图；

图2是现有技术中十字形霍尔元件的示意图；

图3是本发明中井字形霍尔元件的结构示意图；

图4是一实施例中，本发明井字形霍尔元件工作时的示意图；

图5是另一实施例中，本发明井字形霍尔元件工作时的示意图；

图6是磁场产生单元置于井字形霍尔元件上方的示意图；

图7是一实施例中，磁场产生单元的内线圈段通入电流时，磁场作用于井字形感磁部的示意图；

图8A是一实施例中，磁场产生单元的环线圈段通电时的示意图；

图8B是一实施例中，磁场产生单元的环线圈段通电时，磁场作用于井字形感磁部的示意图；

图9是一实施例中，磁场产生单元的外线圈段通入电流时，磁场作用于井字形感磁部的示意图；

图10是另一实施例中，磁场产生单元的内线圈段通入电流时，磁场作用于井字形感磁部的示意图；

图11A是另一实施例中，磁场产生单元的环线圈段通电时的示意图；

图11B是另一实施例中，磁场产生单元的环线圈段通电时，磁场作用于井字形感磁部的示意图；以及

图12是另一实施例中，磁场产生单元的外线圈段通入电流时，磁场作用于井字形感磁部的示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于下文中的具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

需要说明的是，本发明实施例中的井字形霍尔元件既可以将上下方向的两端作为电流输入端，左右方向的两端作为霍尔电压输出端；也可以将左右方向的两端作为电流输入端，上下方向的两端作为霍尔电压输出端。且该井字形霍尔元件在一个方向上可以有两组电流输入端，也可以是一组电流输入端；同样的，在另一个方向上既可以有两组霍尔电压输出端，也可以是一组霍尔电压输出端。

请参见图3，图3是本发明中霍尔元件的结构示意图。在本实施例中，该霍尔元件3可形成于半导体衬底层(图未示)之上，并包括井字形感磁部3、两对电流输入输出端部C1与C3、C2与C4，及两对电压输入输出端部S1与S3、S2与S4。矩形条31、32、31及32的长度可以相同或不相同，其宽度也可以相同或不相同，具体可视设计者在实际使用中的需要作出调整，此处不以此为限。

井字形感磁部3由一组两两平行设置的矩形条31与32同另一组两两平行设置的矩形条33和34相互垂直形成井字形结构，该井字形结构包括一个矩形环部35、一个位于所述矩形环部外围的外圈部352以及一个被所述矩形环部包围的内圈部351；两个电流输入端部311和321，两个电流输出端部312和322。两个电流输入端部312和322设置于矩形条31与32的上端，用于输入控制电流；具体地，矩形条31具有第一端311与第二端312，矩形条32具有第一端321与第二端322。电流输入输出端部C1设置于矩形条31的第一端311上，电流输入输出端部C3设置于第二端312上。另一对电流输入输出端部的C2端设置于矩形条32的第一端321上，C4端设置于第二端322上。

两对电压输入输出端部S1与S3、S2与S4，分别设置于另一组两两平行设置矩形条33和34各自的两端，用于测量输出的霍尔电压值。具体地，电压输入输出端部S1设置于矩形条33的第一端331上，电压输入输出端部S3设置于第二端332上。另一对电压输入输出端部的S2端设置于矩形条34的第一端341上，S4端设置于第二端342上。其中，当具有与井字形感磁部3所在平面相垂直和/或相互平行的磁场作用在井字形感磁部3时，通过至少一对电流输入端部311和321输入控制电流，并检测至少一对电压输入输出端部S1与S3、S2与S4，得到相应的霍尔电压值。

图4是一实施例中，本发明井字形霍尔元件工作时的示意图。在本实施例中，电源加到其中一对电流输入输出端部C1和C3上，因此，矩形条31中有一电流I流过。若此时将磁场产生单元O(图未示)置于井字形感磁部3上方以施加一垂直磁场，则可在电压输入输出端部S1和S3，与S2和S4上同时测得两组输出霍尔电压，当然，也可选择仅测量其中一对电压输入输出端部的霍尔电压。本实施例仅为举例，在另一实施例中，电源也可以加到另一对电流输入输出端部C2和C4上，本发明不以此为限。

图5是另一实施例中，本发明井字形霍尔元件工作时的示意图。在本实施例中，电源同时加到两对电流输入输出端部C1C3，与C2C4之上。此时，矩形条31中有电流I流过，矩形条32中有电流I’流过。电流I、I’的数值大小及方向可以相同，也可以不同，可依据设计者在实际使用中的需要作出调整，本发明不以此为限。若将磁场产生单元O(图未示)置于井字形感磁部3上方以施加一垂直磁场，则使用者可从位于矩形条33、34两端的两对电压输入输出端部S1S3、S2S4上同时测得两组霍尔输出电压，也可选择其中一对电压输入输出端部进行霍尔电压的测量，本发明不以此为限。

以上实施例仅为举例，于其它实施例中，使用者也可将电源加到电压输入输出端部上，然后从电流输入输出端部测量霍尔输出电压，本发明不以此为限。

通过本发明提供的霍尔元件，在产品测试中可获得多种不同的输入输出组合方式，进而得到更多的测量数据，方便使用者更好地了解产品性能，并即时地进行改进。

更进一步地，采用本发明，由于井字形霍尔元件的特殊结构，若其磁场产生单元的不同线圈段通电，将会有产生不同方向的磁场，以便设计者对所需的磁场作校正。如图6所示，图6是磁场产生单元O置于井字形霍尔元件上方的示意图。当置于本发明霍尔元件上方的磁场产生单元O的不同线圈段通电时，作用于霍尔元件上的磁场方向也会不同。在一些实施例中，磁场产生单元O为平行置于井字形感磁部3上方的一个线圈单元，该线圈单元包含位于矩形环部35上方的环线圈段、位于所述矩形环部35外围的外圈部上方的外线圈段，及位于被所述矩形环部35包围的内圈部上方的内线圈段，且线圈的绕法可依据使用者的实际需要做出相应的调整，图6所示仅为举例，并非用以限制本发明。磁场产生单元O可形成于井字形感磁部上方的互联线层中，互联线层可为金属层。在另一些实施例中，磁场产生单元O也可平行置于井字形感磁部3的下方，本发明不以此为限。

也就是说，当磁场产生单元O位于矩形环部35上方的环线圈段通电时，则会产生一种平行磁场；当磁场产生单元O位于矩形环部35外圈部上方的外线圈段通电时，则会产生一种垂直方向的磁场；若磁场产生单元O位于被矩形环部35包围的内圈部上方的内线圈段通电时，则会产生另一种方向相反的垂直磁场。并且，采用井字形霍尔元件，通过向磁场产生单元的不同线圈段通入电流，将会产生垂直向里、平行和垂直向外三种磁场。

以下将搭配具体实施例进行说明。

图7～9是一实施例中，磁场产生单元O置于霍尔元件上方不同位置的线圈段分别通入电流时，不同方向的磁场作用于井字形感磁部3上的示意图。于本实施例中，磁场产生单元O中通入顺时针方向电流。请参见图7，图7是磁场产生单元O置于内圈部351上方的内线圈段通电时，磁场产生单元O所产生的磁场作用于井字形感磁部3的示意图。根据右手安培定理，磁场产生单元O通入顺时针方向的电流后，磁场产生单元O内线圈段内部的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向里(图未示)，而磁场产生单元O内线圈段外部的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向外。由于磁场产生单元O的内线圈段位于内圈部351之上，因此，作用于井字形感磁部3上的磁场方向为垂直于霍尔元件向外，如图所示。

图8A是磁场产生单元O位于霍尔元件矩形环部35上方的环线圈段通电时的示意图，图8B是磁场产生单元O位于霍尔元件矩形环部35上方的环线圈段通电时，磁场产生单元O所产生的磁场作用于井字形感磁部3的示意图。请同时参见图8A、图8B，根据右手安培定则，当磁场产生单元O的环线圈段通入顺时针方向的电流时，环线圈段下方的磁场方向与霍尔元件所在平面平行，并背向矩形环部35的中心。具体而言，以矩形条33为例，位于其上方的是环线圈段的一部分O’。请参见图8A，在本实施例中，O’是一段通电直导线，根据右手安培定则，假设用右手握住通电导线O’，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围的磁场方向，即图8B中箭头所示。因此，当磁场产生单元O的环线圈段通电时，作用于井字形感磁部3上为一平行磁场，方向即为图7B中箭头所示。

图9是磁场产生单元O位于外圈部352之上的外线圈段通电时，其产生的磁场作用于井字形感磁部3的示意图。与图7实施例中所述的原理类似，外线圈段通入顺时针电流时，根据安培定则，其内部的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向里。因为外线圈段位于外圈部352之上，其在井字形感磁部3上产生的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向里，如图9所示。

图10～12是另一实施例中，磁场产生单元O的不同线圈段通入电流时，不同方向的磁场作用于井字形感磁部3上的示意图。与前一实施例不同的是，本实施例中，磁场产生单元O中通入逆时针方向电流。请参见图10，图10是磁场产生单元O置于内圈部351上方的内线圈段通电时，磁场作用于井字形感磁部3的示意图。根据右手安培定则，内线圈段通入逆时针方向的电流时，内线圈段内部的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向外(图未示)，而内线圈段外部的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向里。由于内线圈段置于内圈部351之上，因此，作用于井字形感磁部3上的磁场方向为垂直于霍尔元件向里，如图所示。

图11A是磁场产生单元O位于霍尔元件矩形环部35上方的环线圈段通电时的示意图，图11B是磁场产生单元O位于霍尔元件矩形环部35上方的环线圈段通电时，磁场作用于井字形感磁部3的示意图。请同时参见图11A、图11B，根据右手安培定则，当环线圈段通入逆时针方向的电流时，环线圈段下方的磁场方向与霍尔元件所在平面平行，并指向矩形环部35的中心。该环线圈段产生磁场方向的具体原理已于前一实施例中说明，此处不再赘述。因此，当磁场产生单元O位于霍尔元件矩形环部35上方的环线圈段通电时，作用于井字形感磁部3上为一平行磁场，方向即为图10B中箭头所示。

图12是磁场产生单元O位于外圈部352之上的外线圈段通电时，磁场作用于井字形感磁部3的示意图。与图10所示实施例中所述的原理类似，外线圈段通入逆时针电流时，根据安培定则，其内部的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向外。因为外线圈段位于外圈部352之上，其在井字形感磁部3上产生的磁场方向为垂直于井字形感磁部3向外，如图12所示。

因此，设计者可通过从磁场产生单元的不同线圈段输入电流，使其在霍尔元件的井字形感磁部上产生不同方向的磁场，方便设计者对其所需要的磁场作校正。更进一步地，磁场产生单元的环线圈段、外线圈段和内线圈段可以分别具有各自的输入输出抽头和电源控制单元，而输入抽头中通入电流的大小和方向也可根据需要由各自的电源控制单元控制调整。

综上所述，本发明中的霍尔元件藉由两对电流输入输出端部和两对电压输入输出端部，可让设计者获得不同的输入输出形式，从而提高产品的可测性。更进一步地，本发明的霍尔元件通过井字形感磁部与矩形环部结构，可让设计者通过从磁场产生单元的不同线圈段输入电流，使磁场产生单元所产生磁场的不同部分作用于霍尔元件上，以便设计者对所需的磁场作校正。通过这些手段，能有效地减少元件及电路的设计修改次数，从而大大缩短磁传感器产品的设计验证周期，为产品能更好地推向市场赢得时间。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种霍尔元件，其特征在于，包括：

井字形感磁部，其由一组两两平行设置的矩形条同另一组两两平行设置的矩形条相互垂直形成井字形结构，所述井字形结构包括一个矩形环部、一个位于所述矩形环部外围的外圈部以及一个被所述矩形环部包围的内圈部；

两对电流输入输出端部，分别设置于所述一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于输入控制电流；以及

两对电压输入输出端部，分别设置于所述另一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于测量输出的霍尔电压；

其中，当与所述井字形感磁部所在平面相垂直和/或相互平行的磁场作用在所述井字形感磁部时，通过至少一对所述电流输入输出端部输入控制电流，并检测至少一对所述电压输入输出端部，得到相应的霍尔电压值。

2.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于，设有所述电流输入输出端部的所述两两平行设置的矩形条长度或宽度相同或者不同；当工作时，从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的其中一个输入端输入控制电流，或从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的相邻两个输入端输入同方向的控制电流。

3.根据权利要求1所述的霍尔元件，其特征在于，设有所述电压输入输出端部的所述两两平行设置的矩形条长度或宽度相同或者不同；当检测时，所述两对电压输入输出端部的其中一对形成用于测量输出的霍尔电压的端部，或所述两对电压输入输出端部同时形成用于测量输出的霍尔电压的端部。

4.一种霍尔元件结构，其特征在于，包括：

井字形感磁部，其由一组两两平行设置的矩形条同另一组两两平行设置的矩形条相互垂直形成井字形结构，所述井字形结构包括一个矩形环部、一个位于所述矩形环部外围的外圈部以及一个被所述矩形环部包围的内圈部；

两对电流输入输出端部，分别设置于所述一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于输入控制电流；

两对电压输入输出端部，分别设置于所述另一组两两平行设置矩形条各自的两端，用于测量输出的霍尔电压；以及

磁场产生单元，位于所述井字形感磁部的上方，产生与所述井字形感磁部所在平面相垂直和/或相互平行的磁场；

其中，当所述磁场产生单元产生的磁场作用在所述井字形感磁部时，通过至少一对所述电流输入输出端部输入控制电流，并检测至少一对所述电压输入输出端部，得到相应的霍尔电压值。

5.根据权利要求4所述的霍尔元件结构，其特征在于，所述两两平行设置的矩形条长度或宽度相同或者不同。

6.根据权利要求5所述的霍尔元件结构，其特征在于，当工作时，从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的其中一个输入端输入控制电流，或从设于所述两两平行设置的矩形条上的所述两对电流输入输出端部的相邻两个输入端输入同方向的控制电流。

7.根据权利要求5所述的霍尔元件结构，其特征在于，当检测时，所述两对电压输入输出端部的其中一对形成用于测量输出的霍尔电压的端部，或所述两对电压输入输出端部同时形成用于测量输出的霍尔电压的端部。

8.根据权利要求4所述的霍尔元件结构，其特征在于，所述磁场产生单元为平行置于所述井字形感磁部上方的一个线圈单元，且所述线圈单元包含位于所述矩形环部上方的环线圈段、位于所述矩形环部外围的外圈部上方的外线圈段，及位于被所述矩形环部包围的内圈部上方的内线圈段；当所述线圈单元通电时，所述环线圈段产生与所述井字形感磁部所在平面相互平行的磁场，所述外线圈段与所述内线圈段在所述井字形感磁部上产生方向不同，且与所述井字形感磁部相垂直的磁场。

9.根据权利要求8所述的霍尔元件结构，其特征在于，所述线圈单元中的所述环线圈段、所述外线圈段和所述内线圈段分别具有各自的输入输出抽头和电源控制单元，且所述输入输出抽头中输入电流的大小和方向由各自所述电源控制单元控制调整。

10.根据权利要求4所述的霍尔元件结构，其特征在于，所述井字形感磁部形成于金属层或半导体衬底层上；所述磁场产生单元形成于所述井字形感磁部上方的互联线层中。