CZ20012746A3 - Hallovo čidlo s redukovaným ofsetovým signálem - Google Patents

Hallovo čidlo s redukovaným ofsetovým signálem Download PDF

Info

Publication number
CZ20012746A3
CZ20012746A3 CZ20012746A CZ20012746A CZ20012746A3 CZ 20012746 A3 CZ20012746 A3 CZ 20012746A3 CZ 20012746 A CZ20012746 A CZ 20012746A CZ 20012746 A CZ20012746 A CZ 20012746A CZ 20012746 A3 CZ20012746 A3 CZ 20012746A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
active region
contact electrodes
contact
hall element
hall
Prior art date
Application number
CZ20012746A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ301988B6 (cs
Inventor
Hans-Peter Hohe
Norbert Weber
Josef Sauerer
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewan
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 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewan filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewan
Publication of CZ20012746A3 publication Critical patent/CZ20012746A3/cs
Publication of CZ301988B6 publication Critical patent/CZ301988B6/cs

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/02Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00Hall-effect devices
    • H10N52/101Semiconductor Hall-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00Hall-effect devices
    • H10N52/80Constructional details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Technology Law (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Oblast techniky
Vynález se týká Hallových čidel a zvláště Hadových čidel implementovaných pomocí technologie CMOS se zlepšenou geometrií kontaktních elektrod se snížením ofsetového signálu.
Dosavadní stav techniky
Hallovo Čidlo je obecně vytvořeno na aktivní polovodičové oblasti typu n na polovodičovém substrátu typu p. Aktivní oblast typu n je obvykle spojena s vnější řídicí logikou přes čtyři kontaktní elektrody uspořádané diagonálně proti v
sobě v aktivní oblasti. Čtyři kontaktní elektrody jsou rozděleny na dvě protilehlé elektrody řídicího proudu, které mají za úkol vytvářet proudový tok aktivní ob lastí, a dále jsou rozděleny na dvě protilehlé kontaktní elektrody pro odvod na pětí, které slouží k odvádění Hallova napětí, které vzniká při přiložení magne tického pole kolmo k průtoku proudu v aktivní oblasti, jako signálu čidla.
U Hallových čidel ve výše uvedeném uspořádání jsou známy v zásadě dvě geometrie pro aktivní oblast čidla, které jsou znázorněny na obr. 5 a 6. Na obr. 5 je znázorněno čtvercové Hallovo čidlo 20, jehož kontaktní elektrody 22a-d jsou uspořádány vždy v rozích aktivní oblasti 24. Tvar kontaktních elektrod 22a-d tohoto známého uspořádání Hallova čidla je obvykle čtvercový. Za provozu
Hallova čidla 20 se mezi dvěma úhlopříčně proti sobě ležícími kontaktními elektrodami 22a, 22c kumuluje proud, aby bylo možno po přiložení magnetic kého pole snímat Hallovo napětí z obou druhých kontaktních elektrod 22b, 22d.
Na obr. 6 je uspořádání Hallova čidla 30 ve tvaru kříže, ve tvaru „řeckého kříže“, u kterého leží pravoúhlé kontaktní elektrody 32a-d vždy na konci ramene kříže, přičemž omezení na rubu kontaktních elektrod 32a-d je identické s omezením aktivní oblasti 34. Šířka kontaktních elektrod 32a-d přitom odpo vídá šířce ramene kříže, tj. kontaktní elektrody 32a-d sahají v příslušném rameni
-2• · · · « ·· · · · • ♦ · · · · · • · · · · · ·· ·* ··· kříže přes celou Šířku aktivní oblasti 34. Analogicky ke čtvercovému Hallovu čidlu se za provozu křížového Hallova čidla ukládá mezi protilehlými kontaktními elektrodami 32a, 32c proud, aby se při přiložení magnetického pole mohlo přes druhé dvě kontaktní elektrody 32b, 32d odebírat Hallovo napětí.
U procesů CMOS k výrobě polovodičových struktur však vznikají často v polovodičovém materiálu aktivní oblasti nehomogenity nebo poruchy podmíněné výrobou. Tyto nehomogenity se nadají ani pomocí nákladných výrobních postupů úplně vyloučit. Tyto nehomogenity jsou však často příčinou vzniku ofsetu signálu Čidla. To znamená, že na kontaktních elektrodách, z nichž se Hallovo napětí odebírá, vzniká na čidle signál i tehdy, i když na aktivní oblasti není magnetické pole. Tento rušivý signál čidla se označuje jako ofset užitečného signálu čidla nebo prostě jako ofsetový signál. Když se tyto nehomogenity nachází v nepříznivých místech aktivní oblasti, může v aktivní oblasti dojít u známých Hallových čidel ke vzniku relativně vysokého ofsetového signálu, protože se mohou proudové křivky v aktivní oblasti nepříznivě posunout a tím vzniká místně v aktivní oblasti vysoký odpor. Přitom ofset vzniklý v signále Hallova čidla silně závisí na množství nehomogenit a také na jejich poloze.
Vzhledem k silné závislosti ofsetového signálu na nehomogenitách se vyskytuje u stávajících prvků Hallových čidel u jednotlivých kusů silný rozptyl. Kromě toho je silně ovlivněna citlivost a přesnost měření. Z tohoto důvodu je kompenzace ofsetu a správné vyhodnocení spojeno s velkými technickými náklady na obvod.
Podstata vynálezu
Vycházíme-li z tohoto stavu techniky, je úkolem předloženého vynálezu vytvoření zlepšeného Hallova čidla s omezeným ofsetem v signálu čidla.
t
Úloha je řešena Hallovým čidlem podle nároku 1.
Předložený vynález vytváří Hallovo čidlo se dvěma protilehlými kontaktními elektrodami proudového napájení, mezi nimiž je definována aktivní oblast
-3k vytvoření proudového toku aktivní oblastí a se dvěma protilehlými sběrnými napěťovými elektrodami k odběru Hallova napětí vyznačené tím, že úsek přivrácený k aktivní oblasti příslušných kontaktních elektrod je vytvořen tak, že je omezen rušivý vliv kontaktních elektrod na účinek vířivého proudu, který omezuje ofset.
Základem předloženého vynálezu je poznatek, že ofset signálu čidla vznikající v Hallově čidle je možné silně omezit vhodnou volbou geometrie použitých kontaktních elektrod. Rozhodující pro malý ofset signálu čidla není totiž jen pouze homogenní rozložení řídícího proudu při ideálních poměrech v polovodičovém materiálu, tj. bez nehomogenit, z něhož jsou vytvořeny v podstatě současné struktury čidla, ale mnohem větší význam má, jak se mění rozložení proudové hustoty stávajícími nehomogenitami nebo poruchami v polovodičovém materiálu aktivní oblasti a zvláště na kontaktech. Současně by měl být výsledný ofset signálu čidla pokud možno nezávislý na poloze nehomogenit nebo poruch v polovodičovém materiálu, aby se rozptyl výsledných hodnot ofsetu udržel malý.
Přednosti geometrie podle vynálezu spočívají v následujících vztazích. Ofset v Hallově prvku měřitelný zvenčí závisí na třech podstatných faktorech:
- jak silně je efekt v prvku rozšířen,
- na provozním napětí prvku,
- na geometrii prvku.
První dva faktory nebudou v této souvislosti dále uvažovány. Zbývá v tomto případě na změny pouze geometrie. Geometrie má dalekosáhlý a mnohostranný vliv na vlastnosti prvku. Zvláštní vazba spočívá mezi kontaktní geometrií a vířivým proudem omezujícími v prvku ofset, který bude dále vysvětlen.
Metoda vířivého proudu spočívá v tom, že se směr měření stále dále cyklicky otáčí určitou taktovací frekvencí například o 90°, to znamená, že provozní
proud teče od jedné k protilehlé kontaktní elektrodě, přičemž Hallovo napětí se
směr měření opět otočí o 90°. Měřená Hallova napětí se sečtou, přičemž ofsetová napětí by se měla při jednom oběhu přibližně protilehle zrušit, takže zbudou čisté podíly signálu závislé na magnetickém poli.
Už při provozu bez vířivého proudu vznikají podle zvoleného prvku a kontaktní geometrie polohy, ve kterých efekty neruší a polohy, ve kterých vyvolávají velký ofset. Dobrým příkladem je tu spojnice mezi oběma řídicími proudovými kontakty. Poruchy na této spojnici nevedou z důvodů symetrie k ofsetu. Jakmile ale dojde k odchylce od této linie, ihned se objeví na Hallových kontaktech měřitelný ofset, i když proudová hustota je v obou bodech téměř identická a není zanedbatelně malá.
Při provozu s vířivým proudem vzniká v závislosti na geometrii také taková sensitivní funkce, která popisuje vliv defektu na určitém místě na ofset. Tato funkce je v případě konečně rozložených řídicích nebo Hallových kontaktů relativně komplikovaná. Má u normálního Hallova kříže nulové polohy na spojnicích mezi vždy protilehlými kontakty a přídavně ještě polovičním úhlem
oblasti je možné ovlivnit volbou geometrie prvku a kontaktů. Zpravidla se objevují na hranách prvku a kontaktů místa s vysokým vlivem na ofset, zatím co vnitřní oblasti nevykazují zpravidla žádné nové místní extrémní hodnoty. Protože je možné modifikací geometrie měnit i všechny ostatní vlastnosti prvku, je třeba při změnách na kontaktech uvažovat i všechny ostatní vlastnosti.
U kontaktů podle vynálezu byla jejich geometrie utvářena tak, aby mohlo být dosaženo nízkého ofsetu s vysokou výtěžností a při téměř nezměněné citli vosti.
Úměrně k nižšímu ofsetu prvku se tak zvyšuje využitelné rozlišení.
-5< · · · ·· · ♦ · ·*·· «· ·· · · ♦ · · • ···· · ♦ · • φ· ·* ·· ···
Přehled obrázků na výkresech
Dále budou podrobněji popsány upřednostněné příklady provedení předloženého vynálezu s přihlédnutím k přiloženým obrázkům, kde na obr. 1 je principiální zobrazení čtvercového Hallova čidla s kontaktními elektrodami podle vynálezu, na obr. 2a-e je principiální zobrazení různých struktur kontaktních elektrod podle vynálezu pro čtvercový Hallův prvek, na obr. 3a je principiální zobrazení Hallova prvku ve tvaru kříže s kontaktními elektrodami podle vynálezu a na obr. 3b-d je modifikovaný tvar křížové struktury, na obr. 4a-g je principiální zobrazení různých struktur kontaktních elektrod podle vynálezu pro křížový Hallův prvek, na obr. 5 je známý Hallův prvek s křížovou aktivní oblastí a s obvyklými kontaktními elektrodami a na obr. 6 je známý Hallův prvek s křížovou aktivní oblastí a běžnými kontaktními elektrodami.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 je znázorněna obecné uspořádání pravoúhlého Hallova prvku 1. Na polovodičovém substrátu 3, který je přednostně dotován jako typ p, je nanesena pravoúhlá aktivní polovodičová oblast 5, obecně dotovaná jako typ n. V bezprostřední blízkosti rohů jako n-dotované aktivní oblasti 5 jsou uspořádány kontaktní elektrody 7a-d, které obecně jsou dotovány n+. Kontaktní elektrody 7a-d jsou uspořádány vždy úhlopříčně proti sobě v n-dotované aktivní oblasti 5, která je obklopena p-dotovaným substrátem. Čárkovaně znázorněná oblast úseků kontaktních elektrod 7a-d přivrácených k aktivní oblasti 5 má naznačit další různé nové struktury kontaktních elektrod 7a-d, které budou dále detailně popsány podle obr. 2a-f.
Na obr. 2a-e jsou zobrazeny různé upřednostněné geometrie kontaktních elektrod 7a-d. K zjednodušení následujícího popisuje vždy zobrazena jen v měřítku zvětšená rohová oblast Hallova prvku 1 se spolu v ní uspořádanou kontaktní strukturou 7a (viz čárkovaný elipsovitý výřez na obr. 1), protože jiné kontaktní elektrody 7b-d mají obecně identickou strukturu a jsou uspořádány symetrie
-6ky v jiných rozích aktivní oblasti 5. K usnadnění popisu jsou na obr. 2a-e znázorněné kontaktní elektrody 7a-d formálně rozděleny na dva úseky, tj. úsek přivrácený k jedné aktivní oblasti 5 a a druhý od aktivní oblasti 5 odvrácený úsek. Dále budou na kontaktních elektrodách 7a-d definovány dva koncové body A a B, mezi nimiž probíhají struktury kontaktních elektrod 7a-d podle vynálezu.
U příkladu provedení na obr. 2a je vytvořen úsek kontaktní elektrody 7a přivrácený k aktivní oblasti 5 jako přímka, takže kontaktní elektroda 7a je vytvořena ve tvaru pravoúhlého trojúhelníka.
Obr. 2b znázorňuje tvar provedení struktury kontaktní elektrody 7a, u níž koncové body A a B aktivního úseku přivráceného ke kontaktní elektrodě 7a jsou spojeny schodovitě nebo stupňovitě, takže z toho vyplývá schodovitý nebo stupňovitý průběh kontaktní geometrie znázorněný na obr. 2b.
Na obr. 2c je geometrie kontaktních elektrod, která vykazuje mezi koncovými body strukturu kruhového úseku, který je vyklenut ve směru do aktivní oblasti. Tato vyklenutá struktura kontaktní elektrody může mít dále eliptický, parabolický nebo hyperbolický průběh.
Na obr. 2d je znázorněna geometrie kontaktních elektrod, u níž úsek kontaktní elektrody 7a přivrácený k aktivní oblasti má tvar rovnoramenného lichoběžníka, přičemž delší základna lichoběžníka probíhá mezi koncovými body A a B geometrie kontaktní elektrody.
Na obr. 2e je znázorněna struktura kontaktní elektrody 7a, která je oproti struktuře znázorněné na obr. 2d vytvořena tak, že kratší, k aktivní oblasti 5 přivrácená základna lichoběžníka má kruhový, eliptický, parabolický nebo hyperbolický průběh vyklený ve směru aktivní oblasti.
Právě popsané geometrie kontaktních elektrod mohou být pro přesný matematický popis vyjádřeny také jako průběh mnohoúhelníka.
Kromě toho se ukázalo, že délky stran kontaktních elektrod mají mít maximálně délku 20% délky stran aktivní oblasti, aby bylo dosaženo optimálních provozních vlastností Hallova Čidla s podstatně omezeným signálem ofsetu, tj.
• · ·
• • 999 • · ··
99·· · · · ·· • · ··
99·9 aby rozdělení proudové hustoty v aktivní oblasti Hallova čidla bylo v podstatě nezávislé na nehomogenitách nebo poruchách v polovodičovém materiálu.
Dále je třeba si uvědomit, že struktura úseku kontaktních elektrod 7a-d odvráceného od aktivní oblasti není omezena na trojúhelníkový průběh, jak je znázorněno na obr. 2a-f, ale může tvar, který je účelný pro daný případ použití, například ke kontaktování směrem ven nebo k vyvedení kontaktních elektrod. Průběh úseku kontaktních elektrod 7a-d odvráceného od aktivní oblasti není však pro předmět předloženého vynálezu podstatný.
Pomocí výše popsaných nových struktur pro kontaktní elektrody Hallova čidla je možné omezit nepříznivé ofsetové signály, které vznikají například vlivem nehomogenit v polovodičovém materiálu aktivní oblasti způsobených výrobou a které Hallův napěťový signál překrývají. Tohoto zlepšení je pomocí kontaktních elektrodových struktur podle vynálezu dosaženo tím, že výsledný ofsetový signál je na poloze nehomogenit nebo poruch polovodičového materiálu aktivní oblasti do značné míry nezávislý. U Hadových prvků, které používají výše popsané nové kontaktní struktury, se tak dají zmenšit rozptyly mezi jednotlivými exempláři a zlepšit přesnost měření.
Na obr.3a je znázorněna obecná struktura křížového Hallova prvku 10. Na polovodičovém substrátu 13, přednostně dotovaného jako typ p, je nanesena aktivní polovodičová oblast 15 ve tvaru kříže, obecně typu η. V blízkosti konců ramen kříže aktivní oblasti 15 jsou uspořádány kontaktní elektrody 17a-d. které jsou obecně dotovány jako n+. Kontaktní elektrody 17a-d. které jsou určeny k vytváření proudového toku Hallovým prvkem nebo ke snímání Hallova napětí vzniklého při přiložení magnetického pole, jsou uspořádány v ramenech kříže v
vždy symetricky proti sobě. Čárkovaně znázorněný průběh úseků kontaktních elektrod přivrácených aktivní oblasti má podle obr. 1 naznačit možnosti dalších rozdílných nových struktur kontaktních elektrod 17a-d. které budou na obr. 4a-g podrobně popsány.
• · ·
-8Přirozeně je možno použít i modifikované křížové prvky, u nichž jsou změněny dovnitř zasahující rohy prvku podle příkladů znázorněných na obr. 3b-
d. Přitom je možno považovat obr. 3d za mezní případ čtvercového prvku.
Na obr. 4a-d jsou znázorněny různé preferované geometrie kontaktních elektrod 17a-d. Ke zjednodušení následujícího popisu je na obr. 4a-g vždy znázorněno jen jedno rameno kříže Hallova prvku 10 s uvnitř uspořádanou kontaktní strukturou 17a (viz čárkovaně zakroužkovaný výřez II na obr. 3a), protože ostatní kontaktní elektrody 17b-d mají identickou strukturu a jsou uspořádány v jiných křížových ramenech aktivní oblasti 15 symetricky. Ke zjednodušení popisu jsou kontaktní elektrody na obr. 4a-g formálně rozděleny na dva úseky, tj. na úsek přivrácený k aktivní oblasti a úsek od ní odvrácený. Dále budou definovány opět dva koncové body C a D, mezi nimiž probíhají struktury kontaktních elektrod 17a-d podle vynálezu.
V nejjednodušším případě, který je znázorněn na obr. 4a, má geometrie kontaktních elektrod 17a pravoúhlý průběh, přičemž kontaktní elektroda 17a je zcela obklopena materiálem typu p.
Na obr. 4b je další možný průběh úseku kontaktní elektrody 17a přivrácený k aktivní oblasti 15. Tento průběh je vytvořen jako pravoúhlé vyvýšení mezi koncovými body C, D.
Obr. 4c ukazuje geometrii kontaktních elektrod,u níž kontaktní elektroda 17a mezi koncovými body C, D má průběh kruhového segmentu, který je ve směru do aktivní oblasti vyklenut. Průběh může být dále eliptický, parabolický nebo hyperbolický.
Geometrie úseku kontaktní elektrody 17a přivráceného aktivní oblasti může mít dále, jak je znázorněno na obr. 4d, lichoběžníkový průběh, přičemž delší základna lichoběžníku splývá s myšlenou spojnicí mezi koncovými body C aD
Na obr. 4e je znázorněna struktura kontaktní elektrody 17a, která oproti struktuře na obr. 4d je dále rozvinuta, takže kratší základna lichoběžníku má • · ·
-9·· » · ·» · · · ···· ·· ·· · · · · * • ···· · · * • ·· ·· ·· ··· průběh kruhového segmentu, eliptického, parabolického nebo hyperbolického, který je vyklenut ve směru aktivní oblasti.
Další způsoby vytvoření kontaktních elektrod, které jsou na obr.4a-g, mohou spočívat v tom, že úsek kontaktní elektrody přivrácený k aktivní oblasti zasahuje aspoň částečně až do oblasti substrátu typu p. Jeden způsob provedení takové struktury je znázorněn například na obr. 4f. Průběh kruhového segmentu kontaktní struktury 17a mezi koncovými body C a D může však mít i všechny jiné průběhy kontaktních elektrod znázorněné na obr. 4a-e.
Dále může, jak to ukazuje obr. 4g, celý úsek kontaktní elektrody odvrácený od aktivní oblasti, navazovat na substrát typu p, přičemž šířka kontaktní elektrody je stejná jako šířka aktivní oblasti v rameni kříže, tj. kontaktní elektroda 17a se rozprostírá přes celou šířku ramene kříže. Usek kontaktní elektrody 17a přivrácený k aktivní oblasti může přitom mít průběhy vyklenuté do aktivní oblasti 15, jak to znázorňuje obr. 4b-e.
Kromě toho je třeba vzít v úvahu, že se výše popsané struktury kontaktních elektrod dají použít nejen u Hallových prvků, jejichž aktivní oblasti mají kruhový tvar, ale tyto struktury mohou být použity u všech Hallových prvků, jejichž aktivní oblasti mají hvězdicový průběh.
Dále je třeba vzít v úvahu, že kontaktní struktury, které podle obr. 2a-e byly popsány ve vztahu k pravoúhlým aktivním oblastem, tak také kontaktní struktury, které byly podle obr. 4a-g popsány ve vztahu ke kruhovým aktivním oblastem, mohou ležet jednak plně v oblasti typu n a být spojeny směrem ven jen přes pokovenou rovinu. Kontaktní oblasti jsou tedy zcela obklopeny polovodičovou oblastí typu n. Kromě toho je možné, že kontaktní elektrody neleží zcela v aktivní polovodičové oblasti, jak je tomu např. na obr. 4g-h. To znamená, že nejméně jeden okraj úseku kontaktních elektrod odvrácený od aktivní oblasti může přiléhat k okraji aktivní oblasti.
Dále je třeba si všimnout, že kontaktní elektrody k napájení proudem (7a, 7c; 17a, 17c) a kontaktní elektrody ke snímání napětí (7b, 7d; 17b, 17d) mají
-10 ,,. ···· · · · « ···· ·· ·· ··· · · * ······· · ·· ·· ·· ··· identickou strukturu, což umožňuje výhodné použití u metody zvané „vířivý proud“ ke kompenzaci ofsetu. Přednosti kontaktů vytvořených podle vynálezu mají význam zvláště u metody „vířivého proudu“.
U Hadových Čidel s běžnými strukturami kontaktních elektrod budou vykazovat ofsetová napětí, která vznikají vlivem nehomogenit v polovodičovém materiálu, při každé změně směru proudu aktivní oblastí rozdílné hodnoty, takže pouze při použití výše popsané kompenzační metody není možno dosáhnout žádného uspokojivého potlačení ofsetu.
Naproti tomu při použití struktur kontaktních elektrod podle vynálezu je možno očekávat v podstatě úplnou kompenzaci ofsetu, protože účinek provozu s vířivým proudem na potlačení ofsetu je vlivem kontaktů podle vynálezu mnohem méně rušen než u běžných kontaktových geometrií.

Claims (9)

Patentové nároky
1. Hallúv prvek (1; 10) s aktivní oblastí (5; 15) a kontaktními elektrodami (7a-7d; 17a-17d), přičemž kontaktní elektrody (7a-7d; 17a-17d) jsou vytvořeny ze dvou protilehlých kontaktních elektrod napájení proudem (7a, 7c; 17a, 17c), mezi nimiž je definována aktivní oblast (5; 15) k vytváření proudového toku aktivní oblastí (5, 15) a ze dvou protilehlých kontaktních elektrod ke snímání napětí (7b, 7d; 17b, 17d) ke snímání Hallova napětí, vyznačený tím, že úsek kontaktních elektrod (7a -7d; 17a-17d), který je přivrácen k aktivní oblasti a hraničí s aktivní oblastí (5,15) vykazuje geometrii, která je stupňovitá, ve tvaru kruhového segmentu, elipsovitá, ve tvaru paraboly, hyperboly nebo kosodélníku nebo vykazuje pravoúhlé převýšení pro omezení rušivého vlivu kontaktních elektrod (7a -7d; 17a17d) na účinek činnosti vířivého proudu omezujícího ofset, přičemž všechny kontaktní elektrody (7a -7d; 17a-17d) mají stejnou geometrii a jsou vždy uspořádány symetricky vzhledem k aktivní oblasti (5, 15), a přičemž délka strany kontaktních elektrod (7a -7d; 17a-17d) tvoří maximálně 20% délky strany aktivní oblasti (5).
2. Hallúv prvek (1) podle nároku 1, vy z n a č e n ý tím, že jeho aktivní oblast (5) je vytvořena pravoúhle, přičemž jeho kontaktní elektrody (7a, 7d) jsou uspořádány v úhlopříčně ležících rozích aktivní oblasti 5).
3. Hallúv prvek (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že průběh úseku jeho kontaktních elektrod (7a-7d) je ve tvaru kruhového segmentu, elipsy, paraboly nebo hyperboly, přivráceného směrem k aktivní oblasti (5) vyklenut.
4. Hallův prvek (1) podle některého z nároků 1 až 3, vyzná č e n ý t í m, že na jeho lichoběžníkových kontaktních elektrodách (7a-7d) má kratší základna lichoběžníka přivrácená k aktivní oblasti vždy tvar kruhového segmentu, elipsy, paraboly nebo hyperboly.
5. Hallův prvek (1) podle nároku 1,vyznačený tím, že jeho aktivní oblast (5) má tvar pravidelného mnohoúhelníka.
6. Hallův prvek (10) podle nároku 1, vy z n a č e n ý tím, že jeho aktivní oblast (15) je vytvořena ve tvaru kříže a kontaktní elektrody (17a-17d) jsou uspořádány vždy v protilehlých křížových ramenech aktivní oblasti (15).
7. Hallův prvek (10) podle nároku 1,vyznačený tím, že jeho aktivní oblast (15) je vytvořena ve tvaru hvězdy a kontaktní elektrody (17a-17d) jsou uspořádány vždy v protilehlých ramenech hvězdy aktivní oblasti (15).
8. Hallův prvek (10) podle některého z nároků 5 až 7, vy značený tím, že průběh úseku jeho kontaktních elektrod (17a-17d) přivráceného k aktivní oblasti (15) ve tvaru kruhového segmentu, elipsy, paraboly nebo hyperboly je ve směru k aktivní oblasti (15) vyklenut.
9. Hallův prvek (10) podle některého z nároků 5 až 7, vy značený t í m, že na jeho lichoběžníkových kontaktních elektrodách (17a-17d) je na kratší základně lichoběžníka přivrácené
·· · • · · * tAfl* • • • · • • • • · · · • *99 · ♦ · • • • · » ♦ ·· ·· ··
k aktivní oblasti vždy zamýšlen průběh ve tvaru kruhového segmentu, elipsy, paraboly, nebo hyperboly.
CZ20012746A 1999-02-26 2000-01-17 Hallovo cidlo s redukovaným ofsetovým signálem CZ301988B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19908473A DE19908473B4 (de) 1999-02-26 1999-02-26 Hall-Sensor mit reduziertem Offset-Signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20012746A3 true CZ20012746A3 (cs) 2001-12-12
CZ301988B6 CZ301988B6 (cs) 2010-08-25

Family

ID=7899039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20012746A CZ301988B6 (cs) 1999-02-26 2000-01-17 Hallovo cidlo s redukovaným ofsetovým signálem

Country Status (13)

Country Link
US (1) US6639290B1 (cs)
EP (1) EP1155287B1 (cs)
JP (1) JP4340439B2 (cs)
AT (1) ATE224040T1 (cs)
CA (1) CA2363504C (cs)
CZ (1) CZ301988B6 (cs)
DE (2) DE19908473B4 (cs)
DK (1) DK1155287T3 (cs)
ES (1) ES2179808T3 (cs)
HU (1) HU229006B1 (cs)
PL (1) PL193791B1 (cs)
PT (1) PT1155287E (cs)
WO (1) WO2000052424A1 (cs)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10158836B4 (de) * 2001-11-30 2007-06-06 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung eines Sensorsystems
DE10244096B4 (de) * 2002-09-23 2015-05-28 Robert Bosch Gmbh Spinning-Current-Hallsensor mit homogener Raumladungszone
EP1710877B1 (en) * 2003-12-22 2010-12-01 Panasonic Corporation Surface-emitting laser and laser projector
WO2006028426A1 (fr) * 2004-09-08 2006-03-16 Inessa Antonovna Bolshakova Capteur de mesure de champ magnetique
EP2234185B1 (en) * 2009-03-24 2012-10-10 austriamicrosystems AG Vertical Hall sensor and method of producing a vertical Hall sensor
JP5815986B2 (ja) * 2010-07-05 2015-11-17 セイコーインスツル株式会社 ホールセンサ
US8357983B1 (en) * 2011-08-04 2013-01-22 Allegro Microsystems, Inc. Hall effect element having a wide cross shape with dimensions selected to result in improved performance characteristics
JP2013080792A (ja) * 2011-10-03 2013-05-02 Seiko Instruments Inc ホール素子
KR102019514B1 (ko) 2013-06-28 2019-11-15 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 기반의 홀 센서
DE102013224409B4 (de) 2013-11-28 2022-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zur erfassung einer position eines positionsgebers
DE102014109208A1 (de) * 2014-07-01 2016-01-07 Infineon Technologies Austria Ag Ladungskompensationsvorrichtung und ihre herstellung
WO2016063510A1 (ja) * 2014-10-21 2016-04-28 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール素子
JP6483418B2 (ja) * 2014-11-27 2019-03-13 エイブリック株式会社 ホールセンサおよびホールセンサの温度によるオフセットの補償方法
KR102177431B1 (ko) 2014-12-23 2020-11-11 주식회사 키 파운드리 반도체 소자
US9638764B2 (en) 2015-04-08 2017-05-02 Allegro Microsystems, Llc Electronic circuit for driving a hall effect element with a current compensated for substrate stress
US10107873B2 (en) 2016-03-10 2018-10-23 Allegro Microsystems, Llc Electronic circuit for compensating a sensitivity drift of a hall effect element due to stress
US20170288131A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Integrated hall effect sensors with voltage controllable sensitivity
US10162017B2 (en) 2016-07-12 2018-12-25 Allegro Microsystems, Llc Systems and methods for reducing high order hall plate sensitivity temperature coefficients
JP6929675B2 (ja) * 2016-11-18 2021-09-01 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール素子
JP7015087B2 (ja) * 2017-03-23 2022-02-02 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール素子
US10520559B2 (en) 2017-08-14 2019-12-31 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for Hall effect elements and vertical epi resistors upon a substrate
CN107765197B (zh) * 2017-11-21 2020-07-07 上海南麟电子股份有限公司 一种霍尔传感器
CN112259679A (zh) * 2020-10-21 2021-01-22 佛山中科芯蔚科技有限公司 一种霍尔传感器及其制作方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1518957A (en) * 1975-11-25 1978-07-26 Standard Telephones Cables Ltd Hall effect device
JPS57128086A (en) * 1981-01-30 1982-08-09 Toshiba Corp Magneto-electric transducer element
JPS5842282A (ja) * 1981-09-04 1983-03-11 Seiko Instr & Electronics Ltd ホ−ル素子
JPS59129483A (ja) * 1983-01-14 1984-07-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd ホ−ル素子
JPS62260375A (ja) * 1986-05-07 1987-11-12 Koa Corp ホ−ル素子およびその製造方法
JPS6370583A (ja) * 1986-09-12 1988-03-30 Asahi Glass Co Ltd ガリウム砒素ホ−ル素子
JPH01162386A (ja) 1987-12-18 1989-06-26 Matsushita Electron Corp ホール素子
JPH03211778A (ja) 1990-01-16 1991-09-17 Fujitsu Ltd ホール素子
JPH08102563A (ja) * 1994-08-02 1996-04-16 Toshiba Corp 半導体ホール素子
JPH10223940A (ja) 1997-02-07 1998-08-21 Toshiba Corp 半導体磁気センサ
DE59912726D1 (de) * 1998-03-30 2005-12-08 Sentron Ag Zug Magnetfeldsensor

Also Published As

Publication number Publication date
CZ301988B6 (cs) 2010-08-25
US6639290B1 (en) 2003-10-28
WO2000052424A1 (de) 2000-09-08
EP1155287A1 (de) 2001-11-21
WO2000052424A8 (de) 2001-05-10
ATE224040T1 (de) 2002-09-15
PT1155287E (pt) 2003-01-31
CA2363504C (en) 2004-04-06
JP4340439B2 (ja) 2009-10-07
HU229006B1 (en) 2013-07-29
JP2004519870A (ja) 2004-07-02
CA2363504A1 (en) 2000-09-08
DE19908473A1 (de) 2000-09-07
ES2179808T3 (es) 2003-02-01
DK1155287T3 (da) 2002-11-18
DE50000488D1 (de) 2002-10-17
EP1155287B1 (de) 2002-09-11
PL349279A1 (en) 2002-07-15
HUP0200050A2 (en) 2002-05-29
PL193791B1 (pl) 2007-03-30
DE19908473B4 (de) 2004-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ20012746A3 (cs) Hallovo čidlo s redukovaným ofsetovým signálem
JP4624787B2 (ja) ホール素子を備える磁界センサ
US9735345B2 (en) Vertical hall effect sensor
JP2014512003A (ja) シングルチッププッシュプルブリッジ型磁界センサ
US9599693B2 (en) Magnetometer with dual purpose reset and calibration coil
US20080074106A1 (en) Semiconductor device, magnetic sensor, and physical quantity sensor
JP2005308749A (ja) センサ用のホイートストンブリッジ機構
JPS6355227B2 (cs)
KR20150003044A (ko) 반도체 기반의 홀 센서
US10317480B2 (en) Magneto resistive device
US7205622B2 (en) Vertical hall effect device
US11169225B2 (en) TMR high-sensitivity single-chip push-pull bridge magnetic field sensor
TW201803165A (zh) 磁性感測器及其製造方法
JPS6326501A (ja) 位置センサ・アセンブリとその製造方法
CN210142176U (zh) 磁场感测装置
CN113167841B (zh) 利用反常霍尔效应的磁传感器和霍尔传感器以及霍尔传感器的制造方法
US7002229B2 (en) Self aligned Hall with field plate
RU2550756C1 (ru) Трехколлекторный биполярный магнитотранзистор с ортогональными потоками носителей заряда
WO2006028426A1 (fr) Capteur de mesure de champ magnetique
JP2004296469A (ja) ホール素子
JP3433782B2 (ja) 走査プローブ顕微鏡およびその半導体歪センサならびにその製造方法
JP2955106B2 (ja) 半導体装置
TW201401594A (zh) 霍爾感測器
EP3690467A1 (en) Semiconductor device
JP6263804B2 (ja) ホール素子

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20180117