DE102019127413B4

DE102019127413B4 - Hall-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102019127413B4
Application number: DE102019127413.3A
Authority: DE
Inventors: Udo Ausserlechner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-06-10
Anticipated expiration: 2039-10-12
Also published as: US11678588B2; US20210111336A1; DE102019127413A1

Abstract

Es wird eine Hall-Effekt-Vorrichtung vorgeschlagen, die ein Halbleitergebiet, mindestens drei Kontakte zu dem Halbleitergebiet, die in dem Halbleitergebiet im Wesentlichen entlang einer Linie oder Kurve angeordnet sind, wobei die Linie oder Kurve das Halbleitergebiet funktional in ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet trennt, eine erste Elektrode, die gegen das erste Gebiet elektrisch isoliert ist, eine zweite Elektrode, die gegen das zweite Gebiet elektrisch isoliert ist, wobei die erste Elektrode dazu konfiguriert ist, das erste Gebiet zu aktivieren oder zu deaktivieren, wobei die zweite Elektrode dazu konfiguriert ist, das zweite Gebiet zu aktivieren oder zu deaktivieren, wobei zwei der mindestens drei Kontakte dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet elektrische Energie zuführen, und wobei der verbleibende mindestens eine Kontakt ein Ausgangssignal des ersten Gebiets und/oder des zweiten Gebiets, das auf eine die Hall-Effekt-Vorrichtung beeinflussende Magnetfeldkomponente reagiert, abgreift, umfasst. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben einer Hall-Effekt-Vorrichtung bereitgestellt.

Description

Bestehende Hall-Effekt-Vorrichtungen sind mit Offsetfehlern behaftet.
Spinning-Current-Schemata (auch bezeichnet als Verbindungskommutierungsschemata) sind bekannt (siehe zum Beispiel P. J. A. Munter: Electronic Circuitry for a Smart Spinning-current Hall Plate with Low Offset, Sensors and Actuators A, 25-27 (1991), Seiten 747 bis 751), um die Offsetspannung einer Hall-Vorrichtung aufzuheben. Eine rotationssymmetrische Hall-Vorrichtung kann alternativ in zwei orthogonale Richtungen vorgespannt sein, was dazu führt, dass die Offsetspannung ihr Vorzeichen ändert, während die Hall-Spannung dies nicht tut (es wird auf R. S. Popovic: Hall Effect Devices; 2. Ausgabe, ISBN 0 7503 0855 9, Kapitel 5.6.3., Seiten 282 bis 286, Bezug genommen).
Der Nachteil bestehender Spinning-Current-Schemata besteht darin, dass sie die Bandbreite des Hall-Signalpfads begrenzen.
EP 3 367 110 A1 betrifft Sensoren insbesondere ein Stromerfassungssystem und ein Stromerfassungsverfahren.
US 6 611 137 B2 betrifft Stromsensorsysteme zur Verwendung in Komponenten, insbesondere Hall-Effekt-Stromsensoren, die hinsichtlich einer optimierten Leistung und Zuverlässigkeit implementiert sind.
Eine Aufgabe besteht darin, bestehende Hall-Vorrichtungen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen
Die hier vorgeschlagenen Beispiele können insbesondere auf mindestens einer der folgenden Lösungen basieren. Es können Kombinationen der folgenden Merkmale verwendet werden, um ein erwünschtes Ergebnis zu erzielen. Die Merkmale des Verfahrens könnten mit jeglichem (jeglichen) Merkmal(en) der Vorrichtung, der Einrichtung oder des Systems kombiniert werden oder umgekehrt.
Hall-Effekt-Vorrichtung, umfassend:

- ein Halbleitergebiet,
- mindestens drei Kontakte zu dem Halbleitergebiet, die in dem Halbleitergebiet im Wesentlichen entlang einer Linie oder Kurve angeordnet sind, wobei die Linie oder Kurve das Halbleitergebiet funktional in ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet trennt,
- eine erste Elektrode, die gegen das erste Gebiet elektrisch isoliert ist,
- eine zweite Elektrode, die gegen das zweite Gebiet elektrisch isoliert ist,
- wobei die erste Elektrode dazu konfiguriert ist, das erste Gebiet zu aktivieren oder zu deaktivieren,
- wobei die zweite Elektrode dazu konfiguriert ist, das zweite Gebiet zu aktivieren oder zu deaktivieren,
- wobei zwei der mindestens drei Kontakte dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet elektrische Energie zuführen,
- wobei der verbleibende mindestens eine Kontakt ein Ausgangssignal des ersten Gebiets und/oder des zweiten Gebiets, das auf eine die Hall-Effekt-Vorrichtung beeinflussende Magnetfeldkomponente reagiert, abgreift.

Der verbleibende mindestens eine Kontakt kann insbesondere anschließend die Ausgangssignale des ersten Gebiets und des zweiten Gebiets abgreifen.
Die erste Elektrode und die zweite Elektrode können als eine Polplatte realisiert sein. Die elektrische Isolierung der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode gegen das jeweilige Gebiet kann über eine dielektrische Schicht oder einen pn-Übergang in Sperrrichtung, wie in JFETs verwendet, erreicht werden.
Die erste Elektrode und das erste Gebiet stellen ein erstes Hall-Plättchen her, und die zweite Elektrode und das zweite Gebiet stellen ein zweites Hall-Plättchen her.
Der verbleibende mindestens eine Kontakt kann insbesondere dahingehend angeordnet werden, eine Spannung zu bestimmen, die von der Größe der Magnetfeldkomponente abhängig ist, die senkrecht zu den Hall-Gebieten der Hall-Effekt-Vorrichtung verläuft.
Die „Trennung“ des Halbleitergebiets in das erste Gebiet und das zweite Gebiet bezieht sich auf eine logische Trennung, die basierend auf der Linie oder Kurve identifiziert werden kann. Mit anderen Worten: gemäß der Linie oder Kurve ergibt sich das erste Gebiet auf einer Seite der Linie oder Kurve und das zweite Gebiet auf der anderen Seite der Linie oder Kurve. Es sei darauf hingewiesen, dass die Linie keine Gerade sein muss.
Im Wesentlichen entlang einer Linie oder Kurve kann sich auf einen vorbestimmten Bereich oder Streifen entlang der Linie oder Kurve beziehen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Elektroden eine rechteckige, eine kreisförmige oder eine beliebige andere Form haben können.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass mindestens vier Kontakte vorgesehen sein können, wobei zwei der Kontakte elektrische Energie zuführen und die anderen beiden Kontakte Spannungen abgreifen, die mit dem zu bestimmenden Magnetfeld korreliert werden.
Die mindestens drei Kontakte können auf einer Linie oder auf einer Kurve (zum Beispiel einem Kreis oder einer Ellipse), die die Grenze zwischen dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet definiert, angeordnet sein.
Jede Elektrode kann über einen Anschluss angetrieben werden, der auch als ein Gate-Anschluss bezeichnet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform werden das erste Gebiet und das zweite Gebiet abwechselnd aktiviert und deaktiviert.
Solch eine Aktivierung und Deaktivierung wird durch Anlegen verschiedener elektrischer Potenziale an die jeweiligen Elektroden erreicht. Somit werden die Hall-Gebiete abwechselnd aktiviert und deaktiviert.
Gemäß einer Ausführungsform sind die mindestens drei Kontakte in dem Halbleitergebiet integriert, aber im Vergleich zu dem Halbleitergebiet mit einem verschiedenen Material und/oder einer verschiedenen Dotierung.
Die Kontakte können eine n⁺-Dotierung aufweisen. Sie können im Bulk des Halbleitergebiets positioniert sein, der p^--dotiert sein kann. Somit können der Bulk und das Kontaktgebiet eine verschiedene Dotierung aufweisen und aus einem verschiedenen Halbleitermaterial sein. Zum Beispiel können Arsen oder Phosphor dazu verwendet werden, eine n-Dotierung zu erzeugen, während Bor dazu verwendet werden kann, eine p-Dotierung zu erzeugen. Ein Kontakt kann insbesondere so dotiert sein, dass eine Ohmsche Verbindung mit der metallischen Verbindungsleitung sowie mit dem Inversionskanal erreicht wird. Der Kontakt kann somit eine Dotierung haben, die sich auf zum Beispiel 10²⁰/cm³ oder 10²¹/cm, beläuft, während der Inversionskanal eine geringere Dotierung in einem Bereich von zum Beispiel 10¹⁶/cm³ to 10¹⁸/cm³ haben kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Kontakte zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des ersten Hall-Gebiets und des zweiten Hall-Gebiets.
Gemäß einer Ausführungsform

- wird für eine erste Dauer die erste Elektrode aktiviert und die zweite Elektrode deaktiviert, und
- für eine zweite Dauer die erste Elektrode deaktiviert und die zweite Elektrode aktiviert.

Gemäß einer Ausführungsform werden die erste Dauer und die zweite Dauer durch ein Rechteckimpulssignal oder ein Sinussignal mit einer Frequenz fo definiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Ausgangssignal basierend auf einem über den verbleibenden mindestens einen Kontakt erhaltenen Signal bestimmt, wobei das Signal mit dem Rechteckimpulssignal oder dem Sinussignal demoduliert wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird das über den verbleibenden mindestens einen Kontakt erhaltene Signal gefiltert und/oder verstärkt, bevor es demoduliert wird.
Gemäß einer Ausführungsform sind die mindestens drei Kontakte im Wesentlichen entlang einer Geraden angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform sind die mindestens drei Kontakte im Wesentlichen auf einer Kreislinie angeordnet, wobei die mindestens drei Kontakte entlang der Kreislinie im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.
Gemäß einer Ausführungsform werden die mindestens drei Kontakte im Anschluss an ein Spinning-Current-Schema geschaltet.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betreiben einer Hall-Vorrichtung bereitgestellt

- wobei die Hall-Vorrichtung Folgendes umfasst:
- - ein Halbleitergebiet,
- - mindestens drei Kontakte zu dem Halbleitergebiet, die in dem Halbleitergebiet im Wesentlichen entlang einer Linie oder Kurve angeordnet sind, wobei die Linie oder Kurve das Halbleitergebiet funktional in ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet trennt,
- - eine erste Elektrode, die gegen das erste Gebiet elektrisch isoliert ist,
- - eine zweite Elektrode, die gegen das zweite Gebiet elektrisch isoliert ist,
- umfassend die folgenden Schritte:
- - Aktivieren oder Deaktivieren des ersten Gebiets über die erste Elektrode,
- - Aktivieren oder Deaktivieren des zweiten Gebiets über die zweite Elektrode,
- - Zuführen von elektrischer Energie zu dem ersten Gebiet und zu dem zweiten Gebiet durch zwei der mindestens drei Kontakte,
- - Abgreifen durch den verbleibenden mindestens einen Kontakt eines Ausgangssignal des ersten Gebiets und/oder des zweiten Gebiets, das auf eine die Hall-Effekt-Vorrichtung beeinflussende Magnetfeldkomponente reagiert.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner:

- Bestimmen des Ausgangssignals basierend auf einem über den verbleibenden mindestens einen Kontakt erhaltenen Signal, wobei das Signal mit einem Rechteckimpulssignal oder einem Sinussignal demoduliert wird, das auch zum abwechselnden Ansteuern der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verwendet wird.

Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gezeigt und veranschaulicht. Die Zeichnungen dienen dazu, das zugrunde liegende Prinzip zu veranschaulichen, so dass nur Aspekte, die zum Verständnis des zugrunde liegenden Prinzips erforderlich sind, veranschaulicht werden. Die Zeichnungen sind nicht maßstäblich. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.

1 zeigt eine beispielhafte Layoutansicht (Draufsicht) eines Hall-Gebiets, das eine Bulk-Region, Anschlüsse und Polplatten umfasst;
2 zeigt ein alternatives Layout, bei dem die Anschlüsse im Wesentlichen auf einer Kreislinie angeordnet sind;
3 zeigt eine alternative Ausführungsform von 1, die drei Kontakte umfasst, welche in drei Gebieten der Bulk-Region implementiert sind;
4A zeigt eine erste Phase eines Spinning-Schemas mit fünf Kontakten; und
4B zeigt eine zweite Phase eines Spinning-Schemas mit fünf Kontakten.

1 zeigt eine beispielhafte schematische Layoutansicht (Draufsicht) eines Hall-Gebiets, das eine Bulk-Region 101 mit vier Gebieten 104 bis 107 umfasst.
Die Bulk-Region 101 kann ähnlich wie eine CMOS p-Wanne in der Siliciumtechnologie schwach p-dotiert sein. Die Gebiete 104 bis 107 weisen jeweils eine n+-Dotierung auf. Das Gebiet 104 ist über einen Kontakt T1 zugänglich, das Gebiet 105 ist über einen Kontakt T2 zugänglich, das Gebiet 106 ist über einen Kontakt T3 zugänglich, und das Gebiet 107 ist über einen Kontakt T4 zugänglich.
Oben auf der Bulk-Region 101 sind zwei Polplatten 102 und 103 (auch als Elektroden bezeichnet) angeordnet, wobei die Polplatte 102 mit einem Anschluss G1 verbunden ist und die Polplatte 103 mit einem Anschluss G2 verbunden ist. Die Anschlüsse G1 und G2 können als Gates betrachtet werden, und die Gebiete 104 bis 107 können jeweils als Drain-Source-Gebiete betrachtet werden.
Die Kombination aus Bulk-Region 101, Gebieten 104 bis 107 und Polplatten 102, 103 kann als Hall-Gebiet betrachtet werden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel beeinflusst ein Magnetfeld (B-Feld) das Hall-Gebiet, wobei die Richtung des B-Felds senkrecht zu der Zeichnungsebene verläuft und zu dem Hall-Gebiet zeigt. Das B-Feld kann die gesamte in 1 gezeigte Hall-Vorrichtung bedecken.
Die Kontakte T1 bis T4 können auf (oder entlang) einer Symmetrielinie 131 des Hall-Gebiets angeordnet sein, wodurch das Hall-Gebiet in eine erste (obere) Region und eine zweite (untere) Region unterteilt wird. Die erste Region wird durch die Polplatte 102 bedeckt, und die zweite Region wird durch die Polplatte 103 bedeckt.
Die Polplatte 102 und die Polplatte 103 sind jeweils mit einem dünnen Dielektrikum von der Bulk-Region 101 isoliert, so dass das Potenzial jeder Polplatte 102, 103 die Ladung in dem Hall-Gebiet steuert (vergleichbar mit einem NMOS-Transistor). Polplatten 102, 103 können somit der Gate-Elektrode solch eines NMOS-Transistors entsprechen.
Der Betrieb der Vorrichtung lässt sich wie folgt beschreiben:

Ein Strom I₀ wird über eine Stromquelle 112 in dem Kontakt T1 injiziert, wobei der Kontakt T3 mit Masse verbunden ist.
Spannungen werden über die Kontakte T2 und T4 abgegriffen.
Ein Generator 111 führt eine Rechteckimpulsspannung mit einer Frequenz fo zu, die über einen Einzelinverter 108 dem Anschluss G1 und über eine Reihenschaltung von zwei Invertern 109, 110 dem Anschluss G2 zugeführt wird.

Jeder der Inverter 108 bis 110 führt ein invertiertes Signal zu, wobei zwei in Reihe geschaltete Inverter im Wesentlichen das ursprüngliche Signal zuführen. Darüber hinaus kann jeder Inverter 108 bis 110 ein Treiber sein, der an seinem Ausgang einen höheren Strompegel gestattet.
Die Anordnung der in 1 gezeigten Inverter 108 bis 110 ist eine beispielhafte Lösung, die gewährleistet, dass die Signale an den Anschlüssen G1 und G2 invers zueinander sind: Wann immer das Signal am Anschluss G1 high ist, ist das Signal am Anschluss G2 low, und umgekehrt.
Wenn der Anschluss G1 high ist, ist das Hall-Gebiet unterhalb der Polplatte 102 aktiv (leitend). Gleichzeitig ist der Anschluss G2 low, und das Hall-Gebiet unterhalb der Polplatte 103 ist inaktiv (nicht leitend). Das B-Feld senkrecht zu dem Hall-Gebiet führt dazu, dass eine Spannung am Kontakt T2 größer ist als eine Spannung am Kontakt T4.
In einer zweiten Betriebsphase ist der Anschluss G1 low, und der Anschluss G2 ist high. Das Hall-Gebiet unterhalb der Polplatte 102 ist inaktiv, und das Hall-Gebiet unterhalb der Polplatte 103 ist aktiv.
Da die Kontakte T1 bis T4 auf dem oberen Rand des Anschlusses G2, aber auf dem unteren Rand des Anschlusses G1 positioniert sind, ändert das Hall-Signal sein Vorzeichen: Das Potenzial am Kontakt T2 ist kleiner als das Potenzial am Kontakt T4.
Somit oszilliert die Spannung zwischen dem Kontakt T2 und dem Kontakt T4 zwischen zwei Werten, die größer werden, wenn das Magnetfeld (B-Feld) zunimmt. Solange die beiden (durch die Polplatten 102, 103 definierten) Hälften des Hall-Gebiets symmetrisch zu den Kontakten T1 bis T4 sind, gibt es keinen (signifikanten) Offset.
Der Kontakt T2 ist über einen Kondensator C1 mit dem positiven Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 121 verbunden, und der Kontakt T4 ist über einen Kondensator C2 mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 121 verbunden. Die Kondensatoren C1, C2 gewährleisten, dass die DC-Komponenten in den über die Kontakte T2, T4 geführten Signalen reduziert oder herausgefiltert werden. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 121 wird über einen Demodulator 122 unter Verwendung der Frequenz fo des Generators 111 demoduliert, wodurch ein Hall-Signal Vout zugeführt wird, das proportional zu dem an das Hall-Gebiet angelegte Magnetfeld (B-Feld) ist.
Als eine Option kann ein Tiefpassfilter hinzugefügt werden, um Störimpulse zu unterdrücken, die über die Anschlüsse G1 und G2 in den Signalpfad injiziert werden können.
Dieser Ansatz ist mit dem Vorteil verbunden, dass der Signalpfad, das heißt der Pfad von den Kontakten T2, T4 zu dem Hall-Signal Vout, im Niederspannungsbereich (das heißt links des Operationsverstärkers 121), nicht abgeschnitten ist. Somit kann die Frequenz fo verglichen mit Lösungen des Stands der Technik hoch sein.
Der dargebotene Ansatz kann mit bekannten Spinning-Schemata kombiniert werden. In solch einem Fall können die Kontakte T1 bis T4 mit Schaltern verbunden sein, die die Rolle von Versorgungsanschlüssen und Signalanschlüssen beispielsweise periodisch tauschen. In dem in 1 gezeigten Beispiel können die Kontakte T1 und T2 zusammen mit den Kontakten T3 und T4 periodisch geschaltet werden. Solch ein periodisches Schalten der Anschlüsse kann vorzugsweise mit einer Frequenz erfolgen, die kleiner als oder gleich der Frequenz fo ist.
2 zeigt eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform, die eine innere Scheibe 201 und einen Außenring 202 umfasst. Die innere Scheibe 201 entspricht der ersten Polplatte, und der Außenring 202 entspricht der zweiten Polplatte. Die innere Scheibe 201 ist mit einem Anschluss G1 verbunden, und der Außenring 202 ist mit einem Anschluss G2 verbunden.
Die Kontakte T1 bis T4 sind über den Umfang der inneren Scheibe 201, der die Kurve zwischen der inneren Scheibe 201 und dem Außenring 202 ist, im Wesentlichen gleichmäßig verteilt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Bulk-Region unterhalb der in 2 gezeigten Struktur liegt und dass die Polplatten mit einem dünnen Dielektrikum von dem Bulk-Gebiet isoliert sind, so dass das Potenzial jeder der Polplatten die Ladung im Hall-Gebiet steuern kann.
3 zeigt eine auf 1 basierende alternative Ausführungsform mit drei Gebieten 301 bis 303 und drei Kontakten T1, T2 und T3 statt der in 1 gezeigten vier Gebiete und vier Kontakte.
Der Kontakt T1 ist mit der Stromquelle 112 verbunden, und der Kontakt T3 ist mit Masse verbunden. Der Kontakt T2 ist über einen optionalen Puffer 305 und einen Hochpassfilter 304 mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers 121 verbunden. Der negative Eingang des Operationsverstärkers 121 ist mit Masse verbunden.
Der Hochpassfilter 304 kann einen Kondensator C3 und einen Widerstand R umfassen, die einen RC-Hochpass erster Ordnung bilden.
4A und 4B zeigen eine ebenfalls auf 1 basierende alternative Ausführungsform mit fünf Gebieten 401 bis 405 und fünf Kontakten T1 bis T5.
4A zeigt eine erste Phase eines Spinning-Schemas, und 4B zeigt eine zweite Phase eines Spinning-Schemas. In jeder Phase sind die Kontakte T1 bis T5 verschiedenen mit der Stromquelle 112 und dem Operationsverstärker 121 verbunden (geschaltet).
In der in 4A gezeigten ersten Phase sind die Kontakte T1 und T5 mit der Stromquelle 112 verbunden und ist der Kontakt T3 mit Masse verbunden. Der Kontakt T2 ist mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers 121 verbunden, und der Kontakt T4 ist mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 121 verbunden.
In der in 4B gezeigten zweiten Phase ist der Kontakt T2 mit der Stromquelle 112 verbunden und ist der Kontakt T4 mit Masse verbunden. Die Kontakte T1 und T5 sind beide mit dem positiven Eingang des Operationsverstärkers 121 verbunden, und der Kontakt T3 ist mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 121 verbunden.
Im Gegensatz zu 1 weisen 4A und 4B die Kondensatoren C1 und C2 nicht auf, aber ein Hochpassfilter 406 ist zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 121 und dem Demodulator 122 angeordnet.
Mehrere Phasen (auch Phasen, die von den oben gezeigten und erläuterten verschieden sind) können realisiert werden, um die Vorzüge von Spinning-Current-Schemata zu realisieren. Es wird insbesondere auf Research Article [U. Ausserlechner: Hall Effect Devices with Three Terminals: Their Magnetic Sensitivity and Offset Cancellation Scheme, verfügbar unter http://dx.doi.org/10.1155/2016/5625607] Bezug genommen.
Obgleich verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart worden sind, wird es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die manche der Vorteile der Erfindung erzielen werden, ohne von dem Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es wird für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass andere Komponenten, die dieselben Funktionen durchführen, geeignet substituiert werden können. Es sollte erwähnt werden, dass Merkmale, die mit Bezugnahme auf eine spezielle Figur erklärt wurden, mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, selbst in jenen Fällen, in denen dies nicht ausdrücklich erwähnt worden ist. Ferner können die Verfahren der Erfindung entweder in reinen Softwareimplementierungen unter Verwendung der geeigneten Prozessoranweisungen oder in Hybridimplementierungen, die eine Kombination von Hardwarelogik und Softwarelogik verwenden, um dieselben Ergebnisse zu erzielen, erzielt werden. Derartige Modifikationen des erfinderischen Konzepts sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Hall-Effekt-Vorrichtung, umfassend: - ein Halbleitergebiet, - mindestens drei Kontakte zu dem Halbleitergebiet, die in dem Halbleitergebiet im Wesentlichen entlang einer Linie oder Kurve angeordnet sind, wobei die Linie oder Kurve das Halbleitergebiet funktional in ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet unterteilt, - eine erste Elektrode, die gegen das erste Gebiet elektrisch isoliert ist, - eine zweite Elektrode, die gegen das zweite Gebiet elektrisch isoliert ist, - wobei die erste Elektrode eingerichtet ist, das erste Gebiet zu aktivieren oder zu deaktivieren, - wobei die zweite Elektrode eingerichtet ist, das zweite Gebiet zu aktivieren oder zu deaktivieren, - wobei zwei der mindestens drei Kontakte dem ersten Gebiet und dem zweiten Gebiet elektrische Energie zuführen, - wobei der verbleibende mindestens eine Kontakt ein Ausgangssignal des ersten Gebiets und/oder des zweiten Gebiets, das auf eine die Hall-Effekt-Vorrichtung beeinflussende Magnetfeldkomponente reagiert, abgreift.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Gebiet und das zweite Gebiet abwechselnd aktiviert und deaktiviert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mindestens drei Kontakte in dem Halbleitergebiet integriert sind, aber im Vergleich zu dem Halbleitergebiet mit einem verschiedenen Material und/oder einer verschiedenen Dotierung.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mindestens zwei Kontakte zum Aktivieren und/oder Deaktivieren des ersten Hall-Gebiets und des zweiten Hall-Gebiets umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei - für eine erste Dauer die erste Elektrode aktiviert und die zweite Elektrode deaktiviert wird und - für eine zweite Dauer die erste Elektrode deaktiviert und die zweite Elektrode aktiviert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die erste Dauer und die zweite Dauer durch ein Rechteckimpulssignal oder ein Sinussignal mit einer Frequenz fo definiert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der ein Ausgangssignal basierend auf einem über den verbleibenden mindestens einen Kontakt erhaltenen Signal bestimmt wird, wobei das Signal mit dem Rechteckimpulssignal oder dem Sinussignal demoduliert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das über den verbleibenden mindestens einen Kontakt erhaltene Signal gefiltert und/oder verstärkt wird, bevor es demoduliert wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die mindestens drei Kontakte im Wesentlichen entlang einer Geraden angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens drei Kontakte im Wesentlichen auf einer Kreislinie angeordnet sind, wobei die mindestens drei Kontakte entlang der Kreislinie im Wesentlichen gleichverteilt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens drei Kontakte in Folge eines Spinning-Current-Schemas geschaltet werden.
Verfahren zum Betreiben einer Hall-Vorrichtung, - wobei die Hall-Vorrichtung Folgendes umfasst: - ein Halbleitergebiet, - mindestens drei Kontakte zu dem Halbleitergebiet, die in dem Halbleitergebiet im Wesentlichen entlang einer Linie oder Kurve angeordnet sind, wobei die Linie oder Kurve das Halbleitergebiet funktional in ein erstes Gebiet und ein zweites Gebiet trennt, - eine erste Elektrode, die gegen das erste Gebiet elektrisch isoliert ist, - eine zweite Elektrode, die gegen das zweite Gebiet elektrisch isoliert ist, - umfassend die folgenden Schritte: - Aktivieren oder Deaktivieren des ersten Gebiets über die erste Elektrode, - Aktivieren oder Deaktivieren des zweiten Gebiets über die zweite Elektrode, - Zuführen von elektrischer Energie zu dem ersten Gebiet und zu dem zweiten Gebiet durch zwei der mindestens drei Kontakte, - Abgreifen durch den verbleibenden mindestens einen Kontakt eines Ausgangssignal des ersten Gebiets und/oder des zweiten Gebiets, das auf eine die Hall-Effekt-Vorrichtung beeinflussende Magnetfeldkomponente reagiert.
Verfahren nach Anspruch 12, umfassend - Bestimmen des Ausgangssignals basierend auf einem über den verbleibenden mindestens einen Kontakt erhaltenen Signal, wobei das Signal mit einem Rechteckimpulssignal oder einem Sinussignal demoduliert wird, das auch zum abwechselnden Ansteuern der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verwendet wird.