HU202679B - Apparatus with hall-cell integrated into ic - Google Patents

Apparatus with hall-cell integrated into ic Download PDF

Info

Publication number
HU202679B
HU202679B HU862342A HU234286A HU202679B HU 202679 B HU202679 B HU 202679B HU 862342 A HU862342 A HU 862342A HU 234286 A HU234286 A HU 234286A HU 202679 B HU202679 B HU 202679B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
ring
hali
connector
active zone
elements
Prior art date
Application number
HU862342A
Other languages
English (en)
Other versions
HUT44363A (en
Inventor
Jean-Luc Berchier
Radivoje Popovic
Katalin Solt
Original Assignee
Landis & Gyr Ag
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 Landis & Gyr Ag filed Critical Landis & Gyr Ag
Publication of HUT44363A publication Critical patent/HUT44363A/hu
Publication of HU202679B publication Critical patent/HU202679B/hu

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N52/00—Hall-effect devices
    • H10N52/101—Semiconductor Hall-effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one galvanomagnetic or Hall-effect element covered by groups H10N50/00 - H10N52/00

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

A találmány tárgya berendezés integrált áramkörbe integrálható Hali-elemmel, amely két szenzoros csatlakozóelemmel és legalább két áramvezető csatlakozóelemmel van kialakítva, amelynek legalább a fele a Hali-elem felületén van elrendezve, ahol a Hali-elem aktív zónáját legalább oldalról gyűrű veszi körül, amelynek a Hali-elem aktív zónájával, valamint csatlakozóelemeivel ellentétes vezetés típusú anyagból létrehozott gyűrűcsatlakozója van.
A találmány szerintivel azonos jellegű berendezéseket egyebek között elektromos teljesítményfogyasztást, eleketromos áram erősségét mérő műszerekben alkamaznak, amelyek alkalmasak is elektromos áram mérésére, továbbá az ín x Un áram-feszültség szorzat képzésére, ahol un az elektromos hálózat névleges feszültsége, míg ín a fogyasztó által felhasznált elektromos áram erőssége. Mivel az is áramerősség az áram által keltett mágneses tér Hs erősségével arányos, a Hali-elem közvetlenül az iN áramerősséget méri, amikor Hn erősségű mágneses tér hatásának van kitéve. A Hali-elem Vh kimenő feszültsége az x Hs szorzattal arányos, ahol i a Hali-elemet tápláló áram erőssége, ezért a Hali-elem az us x ín feszültség-áram szorzatot képzi akkor is, ha a Hali-elemet tápláló áram i erősségét megfelelő eszközzel, például előtétellenállással az un hálózati feszültséggel arányossá tesszük. Ebben az esetben a Hali-elemnek a szinusz hullámnak mind a négy negyedében multiplikátorként kell üzemelnie, mivel mind un és ín, mind pedig i és Hn szinuszos lefutású, vagyis pozitív és negatív értékeket egyaránt felvesznek.
Integrálható függőleges Hali-elem ismerhető meg R.S. Popovic „The vertical Hall-effect device” az IEEE Electron Device Letters folyóirat EDL-5, 9. számának (1984. szeptember) 357 és 358. oldalán megjelent cikkében. A függőleges integrálható Hallelem képes a Hn mágneses terek mérésére, ha ezek az integrált Hali-elem felületével párhuzamosak.
A Hali-elemek stabilitására és különösen jellemzőik hosszú idejű stabilitására vonatkozóan mindeddig a tudomány és a technika csak keveset és inkább elvieket mondott ki. Ennek bizonyítékául szolgákat M.W. Poole-nak és R.P. Walkernek az IEEE Transactions on Magnetics című folyóirat MAG-17 sz. kötetében, az 5. szám (1981 szeptember) 2132. oldalán publikált közleménye, amelynek címe: „Hall-effect probes and theier use in a fully automated magnetics measuring system”.
A találmány feladata olyan integrálható Hali-elem létrehozása, amely paraméterei hosszú ideig stabilan tartja és olyan technológiával állítható elő, amely integrálható Hali-elemek és integrálható tranzisztorok egyidejű kialakítása.
A találmány feladata továbbá a Hali-elem integrálható kialakítása mellett hőmérsékletstabilitását biztosítani és VH-f(B) karakterisztikáját konstans, adott i értékű tápáram mellett linearizálni. Itt VH a Hali-elem kimeneti feszültsége, míg Β - μ x Hn a mérendő HN mágneses tré indukciója. A kitűzött feladat megoldására integrált áramkörbe integrálható Hali-elemmel elátott berendezést hoztunk létre, amely két szenzoros csatlakozóelemmel és legalább két áramvezető csatlakozóelemmel van kialakítva, amelynek legalább a fele a Hali-elem felületén van elrendezv, ahol a Hali-elem aktív zónáját legalább oldalról gyűrű veszi körül, amelynek a Hali-elem aktív zónájával, valamint csatlakozóelemeivel ellentétes vezetési típusú anyagból kialakított gyűrűcsatlakozója van, és a találmány szerint a gyűrű fedőlemezzel és alaplemezzel együtt bővített gyűrűt képez, ahol a bővített gyűrű a Hali-elem aktív zónáját minden oldalról körbeveszi, továbbá a csatlakozóelemek a Hali-elemben a fedőlemezen és az alaplemezen a Hali-elem aktív zónájával létrehozott elektromos csatlakozásig át vannak vezetve, valamint a gyűrű, a fedőlemez és az alaplemez egymással elektromos kapcsolatban vannak és ugyanolyan vezetési típusú anyagból vannak kialakítva.
Előnyösen a Hali-elem kimenete szabályozó kapcsoláson keresztül a Hali-elemnek a záróréteg vastagságát beállító vezérlő bemenetére van csatlakoztatva. A szabályozó kapcsolás előnyösen abszolút értéket képző elemként kialakított jelvevő átalakító elemet, referencia jeladók és ezek kimenetére csatlakoztatott differencia kapcsolást tartalmaz. A jelvevő átalakító elemben célszerűen komparátorkét kiképzett vezérlő egység van, vagy a jelvevő átalakító elem egyenirányító eszköz.
A referencia jeladó egy előnyös kialakítás szerint előtétellenállásból és térvezérléses tranzisztor forrásnyelő szakaszából álló soros kapcsolás. A differenciakapcsolásban legalább egy differenciaerősítő van, amely invertáló erősítőket fog össze. Célszerűen négy bemenete van, amelyek közül kettő a tényleges jeleket fogadja, míg kettő a szabályozást biztosító jelet ad.
A találmány szerinti berendezés egy különösen előnyös kiviteli alakjában a szabályozó kapcsolás ugyanolyan bővített gyűrűvel ellátott tranzisztorokkal van kialakítva, mint a Hali-elem bővített gyűrűje. Célszerűen az azonos felépítésű bővített gyűrűk egy anyagdarabból vannak kiképezve és ennek megfelelően a fedőlemez, az alaplemez, valamint a gyűrű ez célszerűen lehet például alumíniummal vagy más idegen atomokkal erősen dópolt - ugyanabból az alapanyagból van kialakítva.
A találmány szerinti berendezés egy ugyancsak igen előnyös kiviteli alakjában a szenzoros és áramvezető csatlakozóelemek külső vezető révén velük azonosan felépülő csatlakozóelemekkel vannak elektromosan összekapcsolva, továbbá a gyűrű öt egymás mellett fekvő gyűrűszakaszokra felosztó közbenső átvezetésekkel van kialakítva, ahol egy közbenső átvezetés két szomszédos gyűrűszakaszt egyidejűleg határolóan van kialakítva, továbbá a gyűrűszakaszokhoz egy-egy aktív zóna és minden aktív zónához ellenkező kapcsolási értelmű szenzoros és áramvezető csatlakozóelemek azonos csoportja van rendelve, valamint a gyűrűszakaszok a megfelelő aktív zónákat oldalról körbefogják.
Ugyancsak célszerű kialakítása a javasolt berendezésnek, ha a gyűrű szilícium-oxidből vagy poliszilíciumból áll, hordozóelem köré felvitt felületi rétegként van kiképezve, ahol az alaplemez szubsztrátum és a szubsztrátumon növesztett réteg között kiképzett rejtett rétegként van kialakítva.
További előnyös kialakítási mód szerint a találmány szerinti berendezésben a gyűrű téglalap alakú, két átlósan egymással szemben elrendezett, legalább egy felületi réteggel kiképzett oldala van, ahol a felületi rétegek egy-egy, a Hali-elem létrehozására szolgáló szubsztrátum felső felületétől alsó felületéig áthatoló
HU 202679 Β légjáratok oldalsó belső felületeit teljesen és átmenőén lefedően vannak kialakítva.
Célszerűen legalább négy felületi réteget alkalmazunk, és legalább két átlósan egymással szemben fekvő légjárat közbenső átvezetésekkel légjáratrészekre van osztva, amelyek oldalsó belső felületeit teljes mértékben átmenőén létrehozott felületi réteg borítja, továbbá minden közbenső átvezetés kizárólag két szomszédos légjáratrész két felületi rétegével határoltan van kialakítva, ahol a felületi rétegek egymással elektromos kapcsolatban vannak.
A találmány szerinti berendezés segítségével elektromos teljesítmény, ármafogyasztás mérésére, vagy feszültség és áram szorzatának képzésére alkalmas nagy pontosságú mérőberendezés hozható létre.
A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen.
A rajzon az
1. ábra rejtett kialakítású stabil Hali-elem első elvi változatának felülnézete, a
2. ábra az 1. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a
3. ábra az 1. és 2. ábrán bemutatott Hali-elem egy gyakorlatban megvalósított kiviteli alakjának felülnézete, a
4. ábra és az 5. ábra szerinti Hali-elem függőleges keresztmetszete, az
5. ábra az 1. és 2. ábrán bemutatott Hali-elem egy másik gyakorlatban megvalósított kiviteli alakjának felülnézete, a
6. ábra a 3., 4. és 5. ábra szerinti Hali-elem előállításához alkalmazott ejárás szerint kialakított záróréteges térvezérlésű tranzisztor két változatának felülnézete, a
7. ábra a 6. ábrán bemutatott záróréteges térvezérlésű transzisztor függőleges keresztmetszete, a
8. ábra rejtett kialakítású stabil Hali-elem második elvi változatának felülnézete, a
9. ábra a 8. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a
10. ábra a 8. és 9. ábrán bemutatott Hali-elem egy gyakorlatban megvalósított kiviteli alakjának felülnézete, a
11. ábra a 10. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a
12. ábra a 10. és 11. ábra szerinti Hali-elem előállításához alkalmazott eljárás szerint kialakított záróréteges térvezérlésű tranzisztor felülnézete, a
13. ábra a 12. ábrán bemutatott záróréteges térvezérlésű tranzisztor függőleges keresztmetszete, a
14. ábra a 8. és 9. ábrán bemutatott Hali-elem egy másik gyakorlatban megvalósított kiviteli alakjának vízszintes keresztmetszete, a
15. ábra 14. és 16. ábrán bemutatott keresztmetszettel jellemzett Hali-elem függőleges keresztmetszete, a
16. ábra a 8. és 9. ábrán bemutatott Hali-elem egy harmadik gyakorlatban megvalósított kiviteli alakjának vízszintes keresztmetszete, a
17. ábra öt csatlakozóelemmel ellátott integrálható függőleges Hali-elem kapcsolási elrendezése, a
18. ábra egy Hali-elemet tartalmazó berendezés kapcsolási vázlata, a
19. ábra Hali-elem VH kimeneti feszültségére a VH
- f(B) karakterisztika lefutása adott i áramerősség mellett, a mért B mágneses indukció függvényében, a
20. ábra páros párosságú (B) nemlinearitások jelleggörbéi, míg a
21. ábra páratlan párosságú (B) nemlinearitások jelleggörbéi.
A 1-16. ábrákon bemutatott 1 Hali-elemek, illetve záróréteges térvezérlésű tranzisztorok alapanyaga szilícium, vagy gallium-arzenid. Ezek az eszközök az ismert technológia szerint az említett anyagok egyikében létrehozott rétegekből épülnek fel. A rétegek vagy P, vagy ezzel ellentétesen N vezetési típusúak. A N* és P+ jelölés arra utal, hogy az adott N, illetve P vezetési típusú anyag idegen atomokkal erősen dópolt, vagyis benne az idegen anyag koncentrációja legalább 1020 ion/cm3. Fordítva, a Ν' és P' jelöléssel azt az állapotot jellemezzük, amikora N illetve P vezetési típusú idegen atomokkal csak kis mértékben, gyengén dópolt.
Az 1-16. ábrákon bemutatott 1 Hali-elemek, illetve záróréteges térvezérlésű tranzisztorok mind P, mind pedig N vezetési típusú anyagból létrehozhatók. Az anyag típusa a kívánt minőség elérésének nem lehet akadálya, vagyis az eszköz működésére ez nincs hatással, ha a megfelelő tápfeszültségek, illetve tápáramok polaritását az anyag vezetési típusa alapján helyesen határozzuk meg. A rajzokon az egyszerűség kedvéért mindenkor N vezetési típusú anyagból készült aktív zónát tartalmazó félvezető eszközt mutatunk be, ami nyilvánlóan a találmány alapját jelentő gondolatok semmiféle korlátozását sem jelenti.
Az 1-16. ábrákon továbbá ugyancsak az egyszerűség kedvéért vonalasán, huzalként ábrázolunk Cb C2, C’2, C’2, Sí, S2, továbbá R és SUB áramvezető és szenzoros csatlakozóelemeket, szubsztrátumcsatlakozást és gyűrűcsatlakozást, valamint a záróréteges térvezérlésű tranzisztor estén S forráscsatlakozót, D nyelőcsatlakozót és G kapucsatlakozót.
Az 1-5. ábrákon bemutatott Hali-elemek két ármavezető csatlakozóelemmel (Ct és C2), továbbá két szenzoros csatlakozóelemmel (S, és S2) vannak ellátva. A 8-11. és 14-16. ábrákon látható Hali-elemek ezzel szemben három áramvezető csatlakozóelemet (Ci, C’2, C’2), valamint két szenzoros csatlakozóelemet (Sí, S2) tartalmaznak. Ebben az esetben az 1 Hali-elemet kívülről öt csatlakozóhoz kell vezetni, vagyis egy-egy külső csatlakozást kell biztosítani a Ci, C’2, C”j áramvezető és az Sj, S2 szenzoros csatlakozóelemeknek, mint ez a 17. ábrán látható. A 18. ábrán az egyszerűség kedvéért olyan 1 Hali-elemet mutatunk, amelynek Cb C2 áramvezető és Sb S2 szenzoros, tehát összesen négy csatlakozóeleme van, ami azonban nem jelentheti, hogy a találmány tárgyát a négy külső csatlakozásra vezethető Hali-elemben kellene látni. Az 1-5. ábrákon bemutatott megoldások nem korlátozódnak a négy csatlakozóelemes változatra, ahogy a 8-11. és a 14-16, ábrán bemutatott Hali-elemek alapján sem csak öt csatlakozóelemes külső kapcsolások alkalmazhatók, hanem a gyakorlatban ismert minden kombinációiban a javasolt Halielemek felhasználhatók.
HU 202679 Β
Az összes bemutatott változatban az S|, S2 szenzoros csatlakozóelemek közül az egyik, például az Sí testelve van, míg a másik, például az S2 a Hali-elem kimeneti csatlakozóját alkotja. A rajzon azt a változatot fogadtuk el, hogy az Sí szenzoros csatlakozóelem képezi a Hali-elem kimenetét, míg az S2 szenzoros csatlakozóelem testelve van.
A Hali-elem Ci, C2, illetve C’2 és C”2 ármavezető csatlakozóelemei, valamint az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemek egy-egy 2, 3, 4, 5, illetve 6 csatlakozóelemre vannak vezetve.
Az 1-4. ábrán láthatóan az 1 Hali-elem felületén az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemekhez tartozó 5 és 6 csatlakozóelemek, valamint az áramvezető csatlakozóelemek közül egyhez, például a Ci áramvezető csatlakozóelemhez tartozó 2 csatlakozóelem vannak elrendezve, míg a második, a C2 áramvezető csatlakozóelemhez tartozó 3 csatlakozóelem az alsó felületen, a 2 csatlakozóelemmel átlósan átellenben az 1 Hall- elem belsejében van elrendezve. A 2, 5 és 6 csatlakozóelemek az 1 Hali-elem felületén azonos alakú és nagyságú területet foglalnak el, lekerekített sarkú téglalapként egymás mellett, egy egyenes mentén vannak kialakítva; a 2 csatlakozóelem van középen és hozzá viszonyítva szimmetrikusan helyezkedik el az 5 és 6 csatlakozóelem. Az 1 Hali-elem felületén elrendezett 2, 5 és 6 csatlakozóelemek alatt van az 1 Hali-elem részét képező 7 aktív zóna.
A 8-11. és 14-16. ábrákon bemutatott 1 Hali-elemek esetén a 2, 3, 4, 5 és 6 csatlakozóelemek a felületen vannak elrendezve. Ezek azonos nagyságúak és területűek, például lekerekített sarkú téglalap alakú területeket foglalnak el a felületen. Egymás mellett egymással párhuzamosan, lényegében azonos egyenes mentén vannak elrendezve, középen a 2 csatlakozóelemmel, erre szimmetrikusan és lényegében ugyanazon egyenesen egyrészt az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemekhez tartozó 5 és 6, másrészt a C’i és C’2 áramvezető csatlakozóelemekhez tartozó 3 és 4 csatlakozóelemek helyezkednek el. Az 5 és 6 csatlakozóelemek, illetve a 3 és 4 csatlakozóelemek között ennek megfelelően mindig központi helyen van a 2 csatlakozóelem, amelytől a 3 és 4 csatlakozóelemeket az 5 és 6 csatlakozóelemek választják el. A 2, 3, 4, 5 és 6 csatlakozóelemeket hordozó felület alatt az 1 Hali-elem 7 aktív zónával van kiképezve.
Más szavakkal a találmány szerinti integrálható 1 Hali-elem két Sí, S2 szenzoros csatlakozóelemmel és legalább két Ci, C2 áramvezető csatlakozóelemmel (5, 6 és 2, 3 csatlakozóelemek) van kialakítva, amelyek többsége, tehát három vagy mind a négy az 1 Hali-elem felületén van elrendezve. Az 1 Hali-elem
2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemei és 7 aktív zónái ugyanolyan vezetési típusú anyagból állnak, mint az 1 Hali-elem alapanyaga. A 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek idegen atomokkal erősen dópoltak. Mivel az 1 Hali-elemet N vezetési típusú anyagból készült változatban mutatjuk be, a rajz szerinti esetben a 2,
3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek N* típusú, míg a 7 aktív zóna N vezetési típusú, illetve N’ típusú anyagból van kiképezve.
Az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját oldalról 8 gyűrű fogja közre, amelyben mindenkor R gyűrűcsatlakozó van kialakítva. A 8 gyűrű az 1 Hali-elemen belül 4 nem mindig kör alakú, sok esetben célszerű a négyszögletes kialakítás. Arra sincs szükség, hogy anyaga átérjen a Hali-elem teljes keresztmetszetén, folyámatosságát akár több helyen is meg lehet szakítani. A 8 gyűrűt 9 fedőlemez és 10 alaplemez mindenkor úgy egészíti ki, hogy 11 bővített gyűrű jön létre a 8 gyűrűből és az azt közrefogó 9 fedőlemezből, illetve 10 alaplemezből. A 11 bővített gyűrű az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját minden irányból lehetőség szerint teljes mértékben körbefogja. Az 1 Hali-elem 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemei a 9 fedőlemezen vagy a 10 alaplemezen áthatolóan vannak kialakítva és elektromos kapcsolatban vannak az 1 Hali-elem 7 aktív zónájával. A 8 gyűrű, 9 fedőlemez és a 10 alaplemez anyagával szemben az egyetlen megkötés az, hogy azonos vezetési típusúak legyenek. Ezen belül anyaguk lehet különböző vagy azonos. Lényeges az is, hogy a 8 gyűrű, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez kötött eletromos kapcsolatnak kell fenállnia és anyagukban a 7 aktív zónával ellentétes vezetési típust kell mutatniuk, ahogy a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemekkel is ellentétes vezetési típusú anyagból kell, hogy készüljenek. Ennek megfelelően az elfogadott példa szerint P vezetési típusú anyagból vannak kialakítva.
Az 1. ábra felülnézetben, 2. ábra 2-2 függőleges metszetben olyan stabil 1 Hali-elemet mutat be, amelyet félvezető anyagban elrejtetten hozunk létre. Ezt a kiviteli alakot a 8. és 9. ábra módosított formában, felülnézetben és függőleges 9-9 keresztmetszetben mutatja. Mindkét változatra a févezető anyag belsejében történő kialakítás jellemző. A két változatot azonban megkülönbözteti, hogy az 1. és 2. ábra szerint Ci és C2, a 8. és 9. ábra szerint Ci, C’2 és C’2 áramvezető csatlakozóelemek vannak az S, és S2 szenzoros csatlakozóelemek mellett. A Ci áramvezető csatlakozóelemhez a 2, a C2, C’2 áramvezető csatlakozóelemhez a 3, a C’*2 áramvezető csatlakozóelemhez a 4, míg az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemhez az 5 és 6 csatlakozóelem tartozik. Az 1 Hali-elem négy vagy öt csatlakozóelemes kivitelétől függetlenül a 8 gyűrűből, a 9 fedőlemezből, valamint a 10 alaplemezből álló 11 bővített gyűrű az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját ideális esetben minden irányból teljes mértékben lefedi, vagyis egyrészt oldalfelületeit körbefogja, másrészt felső és alsó síkját borítja. Mindkét változatnál a 11 bővített gyűrű egyetlen anyagból van kialakítva, vagyis a 8 gyűrű, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez ugyanolyan adott esetben P vezetési típusú anyagból van kialakítva.
A 3. és 4. ábra az 1. és 2. ábrán bemutatott 1 Hali-elem a gyakorlatban megvalósított egy kiviteli alakjának felülnézetét és 4-4 függőleges keresztmetszetét mutatja. Ez az 1 Hali-elem 12 szubsztrátumból van előállítva, amelynek alapanyaga például Ν' vezetési típusú. A 12 szubsztrátum all bővített gyűrűn kívül felületén 13 csatlakozóelemmel van ellátva, amely a 12 szubsztrátummal azonos, az adott esetben N vezetési típusú anyagból áll, de idegen atomokkal erősen dópolt. Természetesen ez az anyag a 7 aktív zóna alapanyagával is azonos. A 13 csatlakozóelem SUB szubsztrátumcsatlakozással van kialakítva. Az ezeken az ábrákon bemutatott 1 Hali-elem felépítése hasonlít az 1. és 2. ábrán bemutatót 1 Hali-elem szerkezetéhez, a különbség az, hogy a 8 gyűrű P+ai
HU 202679 Β anyagból van kialakítva, vagyis olyan P vezetési típusú anyagból áll, amely alumíniummal mint idegen atomokkal erősen dópolva van. A 8 gyűrű, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez itt is olyan szerkezeti kialakítású, hogy a 7 aktív zónát teljes mértékben körülveszi. Ebben csak a 2, 3, 5 és 6 csatlakozóelemek jelentenek folyamatossági hiányt. A 8 gyűrű a 12 szubsztrátumon a felülettől az alapszintig áthaladóan van kiképezve, és például az ún. termomigrációs eljárással állítható elő. Ezt az eljárást egyebek között a Journal of Applied Physics című folyóirat 48. kötetének 9. számában (1977. szeptember) a 3943...3949. oldalon T.R. Anthony és H.E. Cline ismerteti „Lamellar devices processed by thermomigration című cikkében.
Az 5. ábra a 3. ábrán bemutatott 1 Hali-elem 4. ábra szerinti keresztmetszetében kijelölt 5-5 keresztmetszetét mutatja. Ez az 1. és 2. ábrán látható 1 Hali-elem egy további előnyös kiviteli alakját jellemzi. Ez az első kiviteli változat javított módosulata, amelynek előállításában a termomigrációs eljárás fontos szerepet játszik. Az 5. ábra az 1 Hali-elem felszínével párhuzamos sík mentén vett keresztmetszetet mutat, mégpedig közvetlenül a 9 fedőlemez alatt. Az 5. ábrán bemutatott 1 Hali-elem a 3. ábrán látható 1 Hali-elemhez hasonlóan van kiképezve, de azzal a különbséggel, hogy a 2, 3, 5, 6 csatlakozóelemek mellett további 2’, 3’, 5’, 6’, illetve 2”, 3”, 5”, 6” csatlakozóelemeket tartalmaz. Az 5. ábra szerinti kialakítás a csatlakozóelemeknek három ilyen sorozatát mutatja, de számukat ez a kialakítás nem korlátozza. Az 5. ábra szerinti kialakításban a 3, 3’, 3” csatlakozóelemek nem láthatók, mivel azok a 2, 2’, 2”, 5, 5’, 5”, 6, 6’, 6” csatlakozóelemek szintje alatt vannak elrendezve. A 2, 2’, 2”, 3, 3’, 3”, 5, 5’, 5”, 6, 6’, 6” csatlakozóelemek mind azonos vagy legalábbis közelítőleg azonos nagyságúak, alakjuk is azonos. Célszerűnek bizonyult a lekerekített sarkú négyszögletes kivitel. Anyaguk azonos vezetés típusú, idegen atomokkal erősen dópolt, tehát a bemutatott kiviteli példa szerint N+ típusú anyagból állnak. A 2, 2’, 2”, illetve 3, 3’, 3”, illetve 5, 5’, 5”, illetve 6, 6’, 6” csatlakozóelemeket kívülről egy-egy elektromos vezetékre fűzzük fel és a megfelelő Ci, C2 áramvezető csatlakozóelemre, illetve Sí, S2 szenzoros csatlakozóelemre csatlakoztatjuk. A gyűrű közbenső átvezetésekkel van kialakítva, amellyel egymás mellett fekvő gyűrűszakaszokra osztható, és egy-egy 14, 15 közbenső átvezetés mindenkor két gyűrűszakasz határvonalát jelenti. Az 5. ábra szerint az 1 Hall- elem kettő közbenső átvezetést tartalmaz, ahol a 14 közbenső átvezetés I és II gyűrűszakaszt, a 15 közbenső átvezetés II és III gyűrűszakaszt határoz meg, illetve választ el egymástól. Ha a 8 gyűrű és az I, II, III gyűrűszakaszok négyszögletesek (mint ez az 5. ábrán látható) a 2, 2’, 2”, illetve 3, 3’, 3”, illetve 5, 5’, 5”, illetve 6, 6’, 6” csatlakozóelemek azonos vagy közelítőleg azonos vonal mentén helyezkednek el, a metszet szerint egymás fölötti elrendezésben, vagyis a középpontjaikat összekötő vonal egyenes vagy közelítőleg egyenes, és ezek az összekötő vonalak egymással párhuzamosak. A 14 és 15 közbenső átvezetések ebben az esetben az összekötő vonalakra merőlegesek és az I, II, és III gyűrűszakaszok egymáshoz viszonyítva eltolás nélkül, a keresztmetszet szerint egymás felett vannak kialakítva, ahol az I, II és III gyűrűszakaszok az említett összekötő vonalakra merőlegesen azonos szélességűek. így két közbenső átvezetés alkalmazása mellett négyszögletes képződmény jön létre. A 8 gyűrűt az I, II és ΠΙ gyűrűszakaszokra úgy osztjuk fel, hogy az I, II és ΙΠ gyűrűszakaszhoz 7’, a II gyűrűszakaszhoz 7, illetve a III gyűrű szakaszhoz 7” aktív zóna tartozik. Ezekhez rendre 2’, 3’, 5’, 6’, illetve 2, 3, 5, 6, illetve 2”, 3”, 5”, 6” csatlakozóelemek tartoznak a megfelelő áramvezető és szenzoros csatlakozóelemekhez vezetve. Mint az 5. ábrából kitűnik, a csatlakozóelemek közelében a P és N vezetési típusú anyagból készült rétegek egymást úgy váltogatják, hogy lényegében ezen a helyen szendvicsszerkezetű 1 Hali-elem jön létre. A 7, 7’, 7” aktív zónák az 1 Hali-elem belső területén egymással kapcsolatban vannak. A szendvicsszerkezetnek az az előnye, hogy a 7 aktív zóna a R gyűrűcsatlakozón jelen levő eletromos feszültségtől függően vastagságában m-szer nagyobb érzékenységű, mint a közbenső átvezetések nélküli 1 Hali-elem, ahol m a gyűrűszakaszok számát jelenti.
A 6. és 7, ábrán felülnézetben, illetve 7-7 függőleges keresztmetszetben 16 és 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztor látható, amelynek mindkét itt bemutatott változata a termomigrációs eljárással készült.
A 6. és 7. ábrán látható 16 záróréteges térvezérlésű tranzisztor abban különbözik a 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztortól, hogy 9 fedőlemezében 18 forráscsatlakozó és 10 alaplemezében 19 nyelőcsatlakozó van, míg az utóbbiban mind a 18 forráscsatlakozó, mind a 19 nyelőcsatlakozó a 9 fedőlemezben van kialakítva. A 16 záróréteges térvezérlésű tranzisztor felépítése a 3. és 4. ábrán bemutatott 1 Hali-eleméhez hasonló, amelyben azonban az 5 és 6 csatlakozóelemre nincs szükség, míg a 2 és 3 csatlakozóelemek helyét a 18 forráscsatlakozó és a 19 nyelőcsatlakozó veszi át. A 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztor ezzel szemben a 3. és 4. ábrán látható 1 Hall-elemhez abban hasonlít, hogy az 5 és 6 csatlakozóelemeket váltja fel a 18 forráscsatlakozó és a 19 nyelőcsatlakozó - a 2 és 3 csatlakozóelemek itt is hiányoznak. A 16 és 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztorok G gyűrűcsatlakozóval vannak ellátva, amely egyúttal ezeknek a félvezető elemeknek a kapucsatlakozója.
A 3. és 4. ábrákon bemutatott Hali-elemet a 6. és 7. ábrán látható záróréteges térvezérlésű tranzisztorral összehasonlítva megállapítható, hogy a két févezető eszköz felépítése nagy mértékben hasonlít, vagyis mindkét févezető eszközt amelyek mindegyike egy-egy kibővített gyűrűt tartalmaz, azonos integrált áramkörbe a termomigrációs eljárás segítségével be lehet építeni és így a 18. ábrán látható kapcsolás létrehozható. A 11 kibővített gyűrű mindkét esetben a 8 gyűrűből, 9 fedőlemezből és 10 alaplemezből van felépítve.
A találmány szerinti 1 Hali-elem egy további megvalósítási lehetőségét mutatja felülnézetben a 8., 9-9 függőleges keresztmetszetben a 9. ábra. Ezt az elvi lehetőséget egy gyakorlati kiviteli alakban a 10. és 11. ábra mutatja, be ahol a 10. ábra a javasolt 1 Hali-elem felülnézete, míg a 11. ábra a 10. ábra szerinti Hali-elem 11-11 függőleges keresztmetszete. Az 1 Hali-elem Ν' vezetési típusú anyagból kialakított 5
HU 202679 Β rétegből áll, amelyet N vezetési típusú anyagból álló 12 szubsztrátumon növesztünk. A 20 rétegben a 11 bővített gyűrűn kívül a felületen elrendezett 13 csatlakozóelem van, amely idegen atomokkal erősen dópolt felületi részt jelent. Ez a 20 réteggel azonos, az adott esetben N vezetési típusú anyagból van kialakítva. Ugyanez a vezetési típus jellemzi a 12 szubsztrátumot és a 7 aktív zónát is. A 7 aktív zóna az adott esetben a 20 réteg Ν' vezetési típusú anyagából van kialakítva. A 13 csatlakozóelemen SUB szubsztrátumcsatlakozás van. Az 1 Hali-elem felépítése a 8. és 9. ábra elveit követi, a különbség az, hogy a 8 gyűrű P vezetési típusú anyagból kialakított U-keresztmetszetű elemként szilíciumoxidból vagy poliszilíciumból készült gyűrű alakú 21 hordozóelemen felületi borítást képez. A P vezetési típusú anyagból álló 8 gyűrű, mint a 21 hordozóelem felületi rétege az integrált ármakör felületéig nyúlik, ott anyaga a 21 hordozóelemet nem borítja. A 21 hordozóelem és a hozzátartozó 8 gyűrű a 20 rétegen áthaladóan van kialakítva és a 12 szubsztrátummal elektromos kapcsolatban van. Ez utóbbiba be is hatolhatnak. A gyűrű alakú 21 hordozóelemet a 8 gyűrűvel együtt olyan maratási eljárással lehet például előállítani, amelyet White, Armstrong és Rao ismertet az Electronics Week c. folyóirat 1984. június 23-i számának 123-126. oldalán „1 MB Memories Demand New Design Choices” című cikkében és anizotróp kimaratásnak nevez. A 10 alaplemez rejtett rétegként (burried layer) a 20 réteg és a 12 szubsztrátum határfelületén van, elektromos kapcsolatban van a 8 gyűrűvel, mint felületi réteggel és ezen keresztül a 9 fedőlemezzel.
A 12. ábra felülnézetben, a 13. ábra 13-13 függőleges keresztmetszetben előállított záróréteges térvezérlésű tranzisztort mutat az anizotróp kimaratás módszerével való előállítás után. Ez a félvezető eszköz a 10. és 11. ábrához bamutatotthoz hasonlóan épül fel, vagyis az 1 Hali-elemhez hasonlít, de azzal a különbséggel, hogy a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek helyett 18 forráscsatlakozója és 19 nyelőcsatlakozója, tehát összesen kettő csatlakozóeleme van. A gyűrűcsatlakozást a záróréteges térvezérlésű tranzisztor G kapucsatlakozójának alkalmazzuk. A 10. és 11. ábrán bemutatott változatot a 12. és 13. ábrán bemutatott félvezető eszközzel összehasonlítva jól látható, hogy az 1 Hali-elem és a záróréteges térvezérlésű tranzisztor felépítése hasonló, ezért mindkét eszközt, amelyek a 8 gyűrűből, 9 fedőlemezből és 10 alaplemezből felépített bővített gyűrűvel vannak kialakítva a 18. ábrán bemutatott kapcsolás megvalósításához előnyösen lehet az anizotróp maratás módszerével egyetlen integrált ármakörbe beépíteni. A bővített gyűrű felépítése mindkét félvezető eszköznél ugyanolyan.
A 8. és 9. ábrán bemutatott 1 Hali-elem vízintes keresztmetszete a 14., 15-15 függőleges keresztmetszete a 15. ábrán látható. A 15. ábra szerinti 14-14 keresztmetszetet a 14. ábrával lehet azonosítani. Mivel a 12. és 13. ábra szerinti mélyebben fekvő és vékonyabb téglalap alakú 21 hordozóelemet viszonylag nehéz előállítani, ez a kiviteli alak az előzőnek javított változatát jelenti. A 14. ábrán az 1 Hali-elemnek közvetlenül a 9 fedőlemez (15. ábra) alatti szinten látható keresztmetszetét mutatjuk be, ahol a metszési sík az 1 Hali-elem felületével párhuzamos. A 8.
ábrához képest a 14. ábra 90°-kal elforgatott helyzetben mutatja az 1 Hali-elemet, így az ábra szerinti egyenes vonalak, amelyek mentén a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek el vannak rendezve, a két ábrán egymásra merőlegesek. Ez természetesen az 1 Hallelem működési módjára semmiféle behatással nincs. A 14. és 15. ábrán bemutatott 1 Hali-elem 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemmel van ellátva, amelyek száma tehát öt. Ettől eltekintve a felépítés lényegét tekintve azonos a 3. és 4. ábrán látható 1 Hall- elemével. Az 1 Hali-elem ebben az esetben is 12 szubsztrátumból van kialakítva, amely Ν' vezetési típusú anyagból áll, a 7 aktív zónához hasonlóan. A 3. és 4. ábrán bemutatott 1 Hali-elemhez képest azonban az a különbség adódik, hogy a 8 gyűrű, amely téglalap alakban van kialakítva itt csak két egymással átellenes oldalakon elhelyezett részből áll, mégpedig oly módon, hogy P vezetési típusú anyagból a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek mindkét oldalán egy-egy 8a és 8b felületi réteg van kialakítva, amelyek A levegővel kitöltött 22a és 22b légjáratok oldalfalait teljes mértékben minden irányban adott mélységig borítják. A 22a és 22b légjáratok az 1 Hali-elem és az integrált ármakör kialakítására szolgáló 12 szubsztrátum anyagán átmenőén vannak kialakítva vagyis a felső felülettől alapszintűkig terjedő aknaszerű képződmények. A 8a és 8b felületi rétegeket például gázból történő diffúzió útján állíthatjuk elő, ahol a gáz a 12 szubsztrátum és a levegő közötti határfelületeken behatolva képes a 8a és 8b rétegeket felületi létrehozni. A 9 fedőlemez és a 10 alaplemez a 8a és 8b felületi rétegekkel elektromos kapcsolatban vannak és együttesen olyan, az anyagon átmenő felületet alkotnak, amely az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját felülről, alulról és két oldalról lehetőleg a legnagyobb mértékben lefedi. Amikor a 8 gyűrű mindkét oldala, mint az a 14. és 15. ábrán látszik, a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek középpontjai összekötő vonallal párhuzamosan van elrendezve, az átmenő felület nagysága maximális és oldalirányban csak a viszonylag kicsi homlokfelületek irányában nyitott. A 8a és 8b felületi rétegek, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez azonos, az adott esetben P vezetési típusú anyagból vannak kialakítva, amely az 1 Hali-elem 7 aktív zónájához és a 12 szubsztrátumhoz viszonyítva ellentétes vezetési típust jelent. Ez utóbbiak ugyanis, mint már említettük Ν' vezetési típusú anyagból állnak. A 8a és 8b felületi rétegek, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez közötti P/N átmenetek, valamint a 8a és 8b felületi rétegek, a 9 fedőlemez és a 7 aktív zóna közötti P/N átmenet olyan záróréteget alkot, amely a 7 aktív zónát az 1 Hali-elemben teljes mértékben körbefogja, a 8 gyűrű homlokfelületéhez képest oldalirányú részek kivételével.
Mivel az átmenő felületnek és a zárórétegnek a homlokoldal irányában való nyitottsága egyes esetekben hátrányos lehet, a téglalap alakú 8 gyűrűt a 16. ábrán látható módon a homlokoldal irányában ki lehet bővíteni. Mint az a 15. ábrán jelölt 16-16 vízszintes metszetet bemutató 16. ábrából (ennek 15-15 metszete a 15. ábrával azonos) látható, a gyűrű legalább négy 8a, 8b, 8j és 8k felületi rétegből áll, amelyek párosával átlósan egymással szemben vannak elrendezve és 22a, 22b, 22j és 22k légjáratok belső felületeit oldalról teljes mértékben lefedik. A 22a,
HU 202679 Β
22b, 22j és 22k légjáratok az 1 Hali-elem előállításához szolgáló 12 szubsztrátum teljes vastagságán átmenőén, a felső felülettől az alsó felületig áthaladóan vannak kialakítva. A 8a, 8b, 8j és 8k felüli rétegek, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez egymással elektromos kapcsolatban vannak, együttesen olyan átmenő felületet alkotnak, amely az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját lehetőség szerint minden irányból teljes mértékben körbefogja. A 8a, 8b, 8j és 8k felületi rétegek, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez ugyanolyan, az adott esetben P vezetési típusú anyagból vannak kialakítva és anyagtípusuk mindig ellenkező az 1 Hali-elem 7 aktív zónájának anyagával, amely az adott esetben N vezetési típusú anyagból van kialakítva. A 22j és 22k légjáratok 8j és 8k felületi rétegeikkel együtt a 16. ábrán látható.
Amikor a 22a, 22b, 22j és 22k légjáratok legalább részben nagyon hosszú átmenő nyílásokként vannak kialakítva, fenáll annak a veszélye, hogy külső mechnanikai nyomás hatására az 1 Hali-elem meghajlik vagy esetleg eltörik. Ennek elkerülése céljából a légjáratok közül legalábbis a hosszúakat közbenső átvezetésekkel kisebb légjáratokra kell felbontani. Ezek pl. párhuzamos vezetésűek lehetnek. A 16. ábra esetében feltételezzük, hogy a két átlósan átellenben fekvő légjárat, amelyek hossztengelye a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemeket összekötő vonallal párhuzamos, viszonylag nagy hosszúságúak és ezért szükség van közbenső átvezetésekre. Ezek az említett összekötő vonalra merőlegesen futnak és biztosítják, hogy a légjáratok négy közelítőleg azonos nagyságú 22a, 22c, 22e és 22g, illetve 22b, 22d, 22f és 22h légjáratokra legyenek felosztva. A 12 szubsztrátumban a 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g és 22h légjáratok belős felületeit 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g és 8h felületi rétegek teljes mértékben lefedik.
A 16. és 15. ábra, mint említettük a 8. és 9. ábrán bemutatott 1 Hali-elem egy harmadik, gyakorlatban is megvalósított kiviteli alakjának vízszintes 15-15 és függőleges 16-16 keresztmetszetét mutatja. Ez a megvalósítás az előzőekben ismertetett változat javított kivitele. A 16. ábra az 1 Hali-elemnek a 9 fedőlemez alatt közvetlenül kijelölt sík keresztmetszetét mutatja (a sík helyzetét a 15. ábra szemlélteti). Amikor a közbenső átvezetések mindegyike legfeljebb kétszer olyan széles, mint a felületi rétegek vastagsága, akkor a közbenső átvezetések kizárólag két egymással szomszédos légjárat egy-egy felületi rétegéből tevődnek össze és egyidejűleg egy légjárat 8a, 8c, 8e, 8g, illetve 8b, 8d, 8f, 8h felületi rétegei egymással elektromos kapcsolatban vannak. A 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g és 8h felületi rétegek, a 9 fedőlemez, a 10 alaplemez és amennyiben 22j és 22k légjárat van az 1 Hali-elemet hordozó 12 szubsztrátum homlokoldalán, az azok belső felületén kialakított 8j és 8k felületi réteg egymással elektromos kapcsolatban van. Ezek együttesen olyan átmenő felületet alkotnak, amely az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját lehetőség szerint legalább felülről, alulról és két oldalról a lehető legteljesebben lefedi. Ezek az elemek mind azonos, az adott esetben P vezetési típusú anyagból állnak, vagyis az 1 Hali-elem 7 aktív zónájával - amely Ν' vezetési típusú anyagból van kialakítva - ellentétes vezetési típusú terület képviselnek.
A 8-11. és 14-16. ábrán bemutatott 1 Hall -elemeket Ci, C’2 és C”2 áramvezető csatlakozóelemeikkel, valamint Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemeikkel a 17. ábra szerint kell öt külső csatlakozásra vezetni. Mérendő Hn mágneses tér az 1 Hali-elemet tartalmazó integrált áramkör felületével párhuzamosan hat. Megfelelő tápfeszültség Vdd pólusa 23 áramgenerátoron keresztül a Ci ármavezető csatlakozóelemre, az 1 Hali-elem központi áramcsatlakozójára van vezetve. A tápfeszültség másik, Vss pólusa Rí, illetve R2 ellenálláson keresztül rendre a C'2 és C”2 áramvezető csatlakozóelemre van kapcsolva. A 23 áramgenerátor az 1 Hali-elem részére i erősségű tápáramot szolgáltat, amely az 1 Hali-elem belsejében feleződik és így i/2 erősségű áram hagyja el az 1 Hali-elemet az Rí és R2 elenállásokon keresztül.
A 18. ábrán bemutatott berendezés az 1 Hall-elemen kívül a 17. ábra szerinti feladatot ellátó 23 áramgenerátort valamint szabályozókapcsolást tartalmaz. A 18. ábra szerinti elrendezésben az 1 Hali-elem az 1-5. ábrák bármelyike szerinti félvezető eszköz, amely a R gyűrűcsatlakozón kívül Ci és C2 áramvezető valamint St és S2 szenzoros csatlakozóelemmel van ellátva. Ebben az esetben, amikor csak négy csatlakozóelem van, a Ci és C2 áramvezető csatlakozóelem kacsolódik a 23 áramgenerátor egy-egy sarkára. A 18. ábra szerinti berendezésben természetesen a 8-11. és 14-16. ábrák bármelyike szerinti Hali-elem is felhasználható, ahol mint említettük a R gyűrűcsatlakozáson kívül Ci, C’2, C”2 áramvezető és Sí, S2 szenzoros csatlakozóelemek vannak, de ebben az esetben a 17. ábra szerinti elrendezésben kell az 1 Hali-elemet beépíteni. Mindkét esetben az Sí, S2 szenzoros csatlakozóelemek egyike, pl. az S2 szenzoros csatlakozóelem testelve van, míg a másik az
I Hali-elem kimenetét alkotja.
Minden előzőekben leírt 1 Hali-elemek esetén a
II bővített gyűrű és a 7 aktív zóna között kialakuló P/N átmenet az 1 Hali-elemben záróréteget alkot, amely a 7 aktív zónát a lehető legteljesebb mértékben körülveszi, és mélysége az R gyűrűcsatlakozóra adott elektromos feszültség segítségével szabályozható. Ez a záróréteg a 7 aktív zónát olyan hatásosan és hatékonyan szigeteli, hogy nincs szükség külön szilíciumoxid-szigetelőréteg létrehozására. Mivel a szilíciumoxidból készült szigetelőréteg a töltéshordozók változó mennyiségét tartalmazza, ami a Hali-elem hosszú idejű stabilitását lerontja, ezért ezzel a hatással a találmány szerinti megoldás esetében nem kell számolni. Az említett záróréteg védőhatása annál erősebb, minél teljesebben képes a 7 aktív zóna az 1 Hali-elemet a tér minden irányából körbefogni, de függ a réteg mélységétől is. Ennek a mélységnek a különböző zavaró körülmények hatása közben is, például változó hőmérsékletek mellett, mindig konstansnak kell lennie. Ennek biztosítására a 18. ábrán bemutatott módon a Hali-elemet szabályozókapcsolással látjuk el, amely a 7 aktív zóna és a 11 bővített gyűrű között az 1 Hali-elemben kialakuló záróréteg mélységét állandó szinten tartja.
A 18. ábra szerint az 1 Hali-elem Sí szenzoros csatlakozóeleme a szabályozó kapcsoláson keresztül az ugyancsak az 1 Hali-elemhez tartozó R gyűrűcsatlakozóval van csatolva. A szabályozókapcsolásban 24 jelvevő átalakítóelem a bemeneti tag, amelyen 7
HU 202679 Β keresztül az 1 Hali-elem Sí szenzoros csatlakozóelem 26 differenciaerősítő Ei első bemenetére van vezetve. A 26 differenciaerősítő E2 második bemenetére 25 referencia jeladó kapcsolódik, míg kimenete szükség szerint 27 invertáló erősítőn át az 1 Hali-elem R gyűrűcsatlakozójára van vezetve. A 24 jelvevő átlakítóelem a legegyszerűbb esetben abszolútérték-képző elemként van kialakítva, például megvalósítható olyan egyenirányítóval, amelynek kimenete mindig a bemeneti feszültséggel abszolút értékben egyenlő feszültséget szolgáltat.
A 18. ábra az abszolútérték-képző elem egy konkrét kialakítására is mutat lehetőséget. Ennek megfelelően a 24 jelvevő átalakítóelem 28 vezérlő egységgel hajtott 29 átkapcsolót és 30 invertáló erősítőt tartalmaz. A 18. ábra szerint a 24 jelvevő átalakítóelem bemenetén szétkapcsolás céljára 31 feszültségkövető is beiktatható, de ennek, mint bemeneti egységnek a beépítése nem feltétlenül szükséges. A 24 jelvevő átalakítóelem bemenete a 29 átkapcsolón át, ez utóbbi helyzetétől függően a 30 invertáló erősítő bemenetére vagy kimenetére van vezetve. A 30 invertáló erősítő kimenete a 24 jelvevő átalakítóelem kimenetét képezi és ennek megfelelően a 26 differenciaerősítő E| első bemenetére van csatlakoztatva. A 24 jelvevő átalakítóelem bemenete ezen kívül közvetlenül vagy a 31 feszültségkövetőn keresztül a 28 vezérlő egység bemenetére van vezetve és ez utóbbi kimenete a 29 átkapcsoló vezérlő bementére csatlakozik. A 28 vezérlő egység például komparátort tartalmaz, és feladata a 24 jelvevő átalakítóelem bemeneti feszültségének figyelése polaritás szempontjából, amivel az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültségének polaritása is meghatározható. Ettől a polaritástól függően a 29 átkapcsoló a 30 invertáló erősítőt áthidalja vagy üzembe helyezi. Más szavakkal, ha az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültsége pozitív szintű, akkor az közvetlenül, előjel szerinti invertálás nélkül, míg ha negatív szintű, a 30 invertáló erősítőn keresztül előjel szerinti invertálás után a 26 differenciaerősítő Ei első bemenetére kerül. A 25 referencia jeladó például R’ előtétellenállásból és 32 térvezérlésű tranzisztor forrás-nyelő szakaszából álló soros kapcsolásként van kialakítva, ahol a soros kapcsolás két elemének közös pontja a 25 referencia jeladó kimenetét alkotja és a 26 differenciaerősítő É2 második bemenetére van csatlakoztatva. Az R’ előtétellenállás másik pólusa Vrcf,i referenciafeszültségre, a 32 térvezérlésű tranzisztor kapucsatlakozója Vref2 referenciafeszültségre, míg a 32 térvezérlésű tranzisztor forrás-nyelő szakaszának másik pólusa Vrefj referenciafeszültségre van csatlakoztatva,
A 26 differenciaerősítő ismert módon építhető fel, például 33 műveleti erősítő alapján, amelynek invertáló bemenete Rj első bemeneti ellenálláson át az Ei első bemenetre, R4 második bementi ellenálláson át az E2 második bemenetre, míg Rs visszacsatoló ellenálláson át F kimenetre van csatlakoztatva. Az F kimenet egyúttal a 33 műveleti erősítő kimenete. Ez utóbbi neminvertáló bemenete a 26 differenciaerősítőbe E3 harmadik bemeneten át V„f,4 referenciafeszültséget továbbít. így tehát a 26 differenciaerősítő invertáló erősítőként működik. Vele sorban 27 invertáló erősítő van beiktatva, amelynek célja a 26 differenciaerősítő által okozott invertálás visszafordítása, ezért a 30 invertáló erősítővel együtt célszerűen -1 erősítési tényezővel jellemezhető, és szokásosan műveleti erősítővel alakítható ki.
A 32 térvezérlésű tranzisztor hőmérsékletre érzékeny elemként működik, amelynek telítési árama a környezetében uralkodó hőmérséklet négyzetével arányos. Ugyanez az összefüggés érvényes az 1 Halielemre is, mivel mindkét févezető eszköz ugyanabban az integrált áramkörben van elrendezve és egymáshoz térben igen közel fekszenek. Ez arra utal, hogy igen fontos mind az 1 Hali-elemet, mind pedig a tranzisztorokat és közöttük a 32 térvezrélésű tranzisztort ugyanabban a félvezető kristályos alapanyagban, ugyanolyan technológiával előállítani. A szabályozó kapcsolás a 11 bővített gyűrű és a 7 aktív zóna közötti záróréteg vastagságát úgy szabályozza, hogy az 1 Hali-elem kimeneti feszültségét a 25 referencia jeladó által szolgáltatott feszültséggel, mint referenciával összehasonlítja és az így kapott különbségnek megfelelő elektromos jelszintet felerősítve az 1 Hallelem R gyűrűcsatlakozójára juttatja. Mivel a 32 térvezérlésű tranzisztor paraméterei a hőmérséklettől függnek, a szabályozásban is hőmérsékletfüggő értéket kapunk. Ez lehetővé teszi, hogy a szabályozó kapcsolás a záróréteg vastagságát olyan értéken tartsa, amelynek alapján az 1 Hali-elem mágneses térrel szembeni érzékenysége a hőmérséklettől független marad. Ha az 1 Hali-elem önmagában véve is elegendően stabilisán viselkedik hőmérsékletváltozás hatására, a 32 térvezérlésű tranzisztor feleslegessé válik és nincs szükség beépítésére.
A 29 átkapcsolót a 18. ábrán jelfogó érintkező képviseli. A gyakorlat azonban ma már előnyben részesíti a vezérelhető, például CMOS-technológia szerint előállított févezető kapcsolóelemeket. A szabályozó kapcsolásban alkalmazott tranzisztorok, mint pl. a 32 térvezérlésű tranzisztor lehet a 6. és 7., illetve a 12. és 13. ábrán bemutatott févezető eszközhöz hasonló felépítésű alkatrész.
A 18. ábrán bemutatott kapcsolási elrendezésnek megvan az az előnye is, hogy az 1 Hali-elem Vh f(B) karakterisztikáját a tápáram adott i áramerőssége esetén linearizálni lehet, és ennek során mind a páros, mind a páratlan párosságú nemlinearitásokat ki lehet küszöbölni. A nemlinearitás meghatározása a 19. ábrából jól kitűnik, hiszen azon a tápáram adott i áramerőssége esetén érvényes nemlineáris Vh r f(B) karakterisztika látszik. A 19. ábra szaggatott vonallal mutatja a linearizált karakterisztikát. A B indukció egy adott B - Bi értéke mellett a nemlineáris karakterisztikán az 1 Hali-elem kimeneti feszültségéhez olyna X munkapont rendelhető, amelynek ordinátája Vh(Bi) értékű, míg a linearizált karakterisztikán az ennek megfelelő Y munkaponthoz a oridnáta tartozik, ahol a szorzótényező ’dV„' amely a B - 0 ponthoz tartozóan mind a linearizált, mind pedig a nemlineáris karakterisztika meredekségét
HU 202679 Β jelenti. A Β - Bi értéknél érvényes ε(Βι) nemlinearitást a két, vagyis az X és az Y munkaponthoz tartozó ordináták különbségeként lehet meghatározni. Ez annyit jelent, hogy a nemlinearitás:
A nemlinearitás páros párosságú típust képvisel, ha, mint a 20. ábrán bemutatjuk:
ε(Β,) - ε(-Β,), míg páratlan párosságú típust mutat, ha, mint a 21. ábrán látható:
ε(Β,) - -ε(-Β,).
A 19. ábrán ennek megfelelően páratlan párosságú típust jelentő nemlinearitás van bemutatva.
Hogy egy adott Hali-elem nemlinearitásának típusa páros vagy páratlan párosságú, az 1 Hali-elemnek a 18. ábra szerinti kapcsolásba való beépítése előtt méréssel megállapítható, és ezt meg is kell tenni. A következőkben adott működési leírás annak feltételezése mellett érvényes, hogy a B indukció pozitív értékeihez az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültségének pozitív értékei tartoznak, és fordítva, a B indukció negatív értékeinek a VH kimeneti feszültség negatív értékei a követelményei (mint az a 19. ábrán látható).
Ha az 1 Hali-elem páros párosságú típushoz tartozik, az ε(Β) nemlinearitás a B indukció függvényében vagy mindig pozitív, mint a 20. ábra görbéjének esetében (folyamatos vonal), vagy mindig negatív, mint a 20. ábra másik görbéjének esetében (szaggatott vonal).
Ha az 1 Hali-elem páratlan pároságú típushoz tartozik, az ε(Β) vemlinearitás a B indukció függvényében vagy pozitív B indukció mellett pozitív és negatív B indukció mellett negatív (mint a 21. ábra folyamatos vonalú görbéje mutatja), vagy a B indukció pozitív értékeihez negatív értékek, míg a B indukció negatív értékeihez pozitív értékek tartoznak (mint a 21. ábra szaggatott vonalú görbéje mutatja).
Ha az 1 Hali-elem ideális módon mutatja a páros párosságú típus jellemzőit, akkor a 26 differenciaerősítő E4 negyedik bemenetére nincs szükség, vagyis a 18. ábrán szaggatott vonallal jelölt kapcsolat a 31 feszültségkövető kimenete és a 26 differenciaerősítő között feleslegessé válik, ezért az 1 Hali-elem Vh kimeneti feszültségének abszolút értéke a 26 differenciaerősítő Ei első bemenetére a 24 jelvevő átalalakító elemből kerül.
Ha ebben az esetben az 1 Hali-elem karakterisztikája hasonlít a 20. ábrán folyamatos vonallal jelölt görbéhez és egyidejűleg biztosított, hogy a 31 feszültségkövető pozitív, +1 értékű erősítési tényezővel jellemezhető, a 27 invertáló erősítő beépítésével kell biztosítani azt, hogy a szabályozó kapcsolás végeredményben a feszültség inverzióját ne okozza. Ha viszont az 1 Hali-elem karakterisztikája a 20. ábrán szaggatott vonallal jelölt görbéhez hasonlít, akkor azonos feltételek mellett a 27 invertáló erősítőnek neminvertáló típusúnak kell lennie, mivel a feszültség inverzióját az előző elemek már biztosították.
Ha a felhasznált 1 Hali-elem ideális módon páratlan párosság jellemzőit mutatja, akkor a 28 vezérlő egység, a 29 átkapcsoló és a 30 invertáló erősítő szükségtelenné válik, azaz az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültségének abszolút értékét nem kell képezni és ez a kimeneti feszültség a 31 feszültségkövetőn keresztül a 18. ábrán szaggatott vonallal jelölt, tehát nem feltétlenül szükséges kapcsolaton keresztül a 26 differenciaerősítő E4 negyedik bemenetére jut. Ez utóbbiban az E4 negyedik bemenet harmadik R< bemeneti ellenálláson keresztül a 33 műveleti erősítő invertáló bemenetére van csatlakoztatva.
Ha ebben az esetben az 1 Hali-elem karakterisztikája hasolít a 21. ábrán folyamatos vonallal bemutatott karakterisztikára és biztosított, hogy a 31 feszültségkövető +1 értékű pozitív erősítési tényezővel jellemezhető, a 27 invertáló erősítőre oly módon van szükség, hogy figyelembe vehessük, hogy a 31 feszültségkövető a 26 differenciaerősítővel együtt nem hajtott végre semmiféle feszültséginverziót. Ez tehát invertáló erősítő. Ha viszont az 1 Hali-elem a 21. ábra szaggatott vonala szerinti karakterisztikával jellemezhető, azonos feltételek esetén a 27 invertáló erősítő helyett neminvertáló erősítőre van szükség, mivel a feszültség inverzióját az előző elemek biztosították.
A 20. és 21. ábra szerinti karakterisztikák ideális lefutásúaknak tekinthetők. A gyakorlatban általában nem találkozunk az ε(Β) tengelyre, vagy adott pontra teljes mértékben szimmetrikus karakterisztikával, tehát szinte mindig a páratlan és páros párosságú karakterisztikák valamiféle keverékével van dolgunk. Ebben az esetben az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültségét a 24 jelvevő átalakító elemen át az Ei első bemeneten, valamint a 31 feszültségkövetőn át az E4 negyedik bemeneten keresztül kell a 26 differenciaerősítőbe juttatni. Mivel a páros és páratlan párosságú nemlinearitások aszimmetriája nem feltétlenül azonos nagyságú, az R3 első és az Ré harmadik bemeneti ellenállás segítségével biztosítható, hogy korrekciók eltérő nagyságúak legyenek. A két ellenállás értéke nem feltétlenül azonos. A 26 differenciaerősítő Ei első és E4 negyedik bemenete ezért két aktuális jelszintet továbbító bemenetként működik. Az E4 negyedik bementen mindig az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültsége tényleges előjelével együtt jelentkezik, míg a 26 differenciaerősítő Ei első bemenetén ugyanennek a bemeneti feszültségnek az abszolút értéke jelenik meg. Az Ei első és E4 negyedik bemeneten továbbított két feszültség összege jelenti a szabályozó kapcsolás számára a szabályozó jel képzéséhez szükséges alapjelet.
Röviden összefoglalva, a 18. ábrán bemutatott kapcsolás működési módja a következők szerint írható le:
A V„f.i, Vref,2, Vrc„ és Vref,4 referenciaszükségleteket úgy határozzuk meg, hogy a 26 differenciaerősítő kimenete után elrendezett erősítő bemenetén pozitív érték jelenjen meg, ha itt 27 invertáló erősítő van, és fordítva, negatív érték keletkezzen, ha ez az erősítő nem invertáló. Ennek megfelelően az 1 Hali-elem R gyűrűcsatlakozójára negatív feszültség jusson. Ha az 1 Hali-elem segítségével mért mágneses tér szinuszos változást mutató váltakozó mágneses tér, akkor a VH kimeneti feszültség szinuszos lefutású váltakozó feszültség.
Ha az 1 Hali-elem ideálisan páratlan párosságú típushoz tartozik, a VH kimeneti feszültség szinuszos 9
HU 202679 Β formájában változás nélkül a 26 differenciaerósítő E4 negyedik bemenetére jut, majd ezt követően a 27 invertáló erősítő pozitív vagy negatív erősítési tényezőjétől függően inverzióval vagy anélkül azt oly módon szuperponálja, hogy az 1 Hali-elem R gyűrucsatlakozőján a negatív feszültség a helyes irányban többé vagy kevésbé negatív legyen, míg az R gyűrűcsatlakozón az összesített feszültségnek mindvégig negatív értékűnek kell lennie.
Ideálisan páros párosságú nemlinearitással jellemzett 1 Hali-elem esetén a működés a fentiekkel egyezik, de ilyenkor az 1 Hali-elem VH kimeneti feszültségének negatív félhullámait a 29 átkapcsoló és a 30 invertáló erősítő egyenirányítja, majd a már egyenirányítóit VH kimeneti feszültség jut a 26 differenciaerősítő Ei első bemenetére. Ha a 30 invertáló erősítő erősítési tényezőjének értéke -1, akkor az egyenirányítóit negatív félhullámok nagysága megegyezik a pozitív félhullámokéval, míg ettől eltérő erősítési tényező esetében nincs egyenlőség. Ha az 1 Hali-elemet aszimmetrikus nemlinearitások jellemzik, vagyis a páros és páratlan párosságú nemlinearitások kombinációban vannak jelen, a szabályozáshoz is a két említett szín keverékét kell használni. Ez annyit jelent, hogy a VH kimeneti feszültséget változatlan formában kell az E4 negyedik bemenetre, míg az egyenirányított Vh kimeneti feszültséget egyidejűleg az Ei bemenetre vezetni. Ebben az esetben a súlyozott Vh kimeneti feszültség és az egyenirányítóit súlyozott VH kimeneti feszültség összege hat, ahol az Ró harmadik, illetve az R3 második bemenetel ellenállás értéke a súlytényező.
Adott mágneses tér esetében az 1 Hali-elem érzékenysége és ezzel együtt a VH kimeneti feszültsége közelítőleg fordítva arányos a záróréteg vastagságával, de a záróréteg vastagsága másrészt azzal a feszültséggel is arányos, amely a R gyűrűcsatlakozón uralkodik. Ezért a VH kimeneti feszültség nemlinearitását korrigálni kell, ha az 1 Hali-elemben vezérlő szerepet játszó R gyűrűcsatlakozó feszültségét szabályozástechnikai eszközökkel a kívánt irányba toljuk el.
A találmány szerinti berendezés hosszú idejű stabilitást mutató Hali-elemmel hozató létre, így pontos méréseket tesz lehetővé. Az integrálási technika megkönnyítésével az előállítás egyszerűbbé válik.

Claims (20)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Berendezés integrált áramkörbe integrálható Halielemmel, amely két szenzoros csatlakozóelemmel és legalább két áramvezető csatlakozóelemmel van kialakítva, amelyeknek legalább a fele a Hali-elem felületén van elrendezve, ahol a Hali-elem aktív zónáját legalább oldalról gyűrű veszi körül, amelynek a Hali-elem aktív zónájával, valamint csatlakozóelemeivel ellentétes vezetési típusú anyagból kialakított gyűrűcsatlakozója van, azzal jellemezve, hogy a gyűrű (8) fedőlemezzel (9) és alaplemezzel (10) együtt bővített gyűrűt (11) képez, ahol a bővített gyűrű 11 a Hali-elem (1) aktív zónáját (7) minden oldalról körbeveszi, továbbá a csatlakozóelemek (2, 3, 4, 5, 6) a Hali-elemben (1) a fedőlemezen (9) és az alaplemezen (10) a Hallelem (1) aktív zónájával (7) létrehozott elektromos csatlakozásig át vannak vezetve, valamint a gyűrű (8) , a fedőlemez (9) és az alaplemez (10) egymással elektromos kapcsolatban vannak és ugyanolyan vezetési típusú anyagból vannak kialakítva.
  2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a Hali-elem (1) kimenetét képező egyik szenzoros kapcsolóelem (Sí) szabályozó kapcsoláson keresztül a Hali-elem (1) gyűrűcsatlakozójára (R) van csatlakoztatva.
  3. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozó kapcsolás jelvevő átalakítóelemmel (24), referencia jeladóval (25) és ezek kimenetére csatlakoztatott, adott szinttől való eltérésnek megfelelő jelet előállító differenciakapcsolással van kialakítva.
  4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelvevő átalakítóelem (24) abszolútértékképző elemként van kialakítva.
  5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelvevő átalakítóelem (24) legalább egy, vezérlőegységgel (28) vezérelt átkapcsolóval (29) és invertáló erősítővel (30) van kialakítva.
  6. 6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a vezérlőegység (28) komparátorként van kialakítva.
  7. 7. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a jelvevő átalakítóelem (24) egyenirányítóként van kialakítva.
  8. 8. A 3-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a referencia jeladó (25) előtétellenállásból (R’) és térvezérléses tranzisztor (32) forrás-nyelő szakaszából álló soros kapcsolásként van kialakítva.
  9. 9. A 3-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a differenciakapcsolás legalább egy differenciaerösítővel (26) van kialakítva.
  10. 10. A 9. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a differenciálerősítő (26) invertáló erősítőként van kialakítva és kimenetén ugyancsak inverátló erősítő (27) van rá kaszkádkapcsolásban csatlakoztatva.
  11. 11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a differenciaerósítő (26) négy bemenettel van ellátva, ahol az első és negyedik bemenet Ei, E4) tényleges jelszintek fogadására alkalmasan van kiképezve, mégpedig az első bemenet (Ej) a jel vevő átalakítóelem (24) kimenetével, a negyedik bemenet (E4 a jelvevő átalakítóelem (24) bemenetével van csatlakoztatva.
  12. 12. A 2-11. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozó kapcsolás ugyanolyan bővített gyűrűvel (11) ellátott tranzisztorokkal van kialakítva, mint a Hali-elem (1) bővített gyűrűje (11).
  13. 13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a bővített gyűrű (11) egy anyagból van kiképezve és ennek megfelelően a fedőlemez (9) és az alaplemezhez (10), valamint a gyűrű (8) ugyanolyan anyagból áll.
  14. 14. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gyűrű (8) alumíniummal, mint idegen atomokkal erősen dópolt anyagból van kialakítva.
  15. 15. A 14. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szenzoros és áramvezető csatlakozóelemek (2, 3, 5, 6) külső vezető révén ugyan-101
    HU 202679 Β olyan szenzoros és áramvezető csatlakozóelemekkel (2, 2’, 2”, ill. 3, 3’, 3”, ill. 5, 5’, 5”, ill. 6, 6’, 6”) vannak elektromosan összekapcsolva, továbbá a gyűrű (8) öt egymás mellett fekvő gyűrűszakaszokra (I, II, 11$ felosztó közbenső átvezetésekkel (14, 15) van kialakítva, ahol egy közbenső átvezetés (14, 15) két szomszédos gyűrűszakaszt (I, II, ill. Π, ΙΠ) egyidejűleg határolóan van kialakítva, továbbá a gyűrű (8) a gyűrűszakaszokra (I, Π, III) oly módon van felosztva, hogy minden gyűrűszakaszhoz (I, II, III) egy-egy aktív zóna (7’, 7, 7”) és minden aktív zónához (7’, 7, 7”) ellenkező kapcsolási értelmű szenzoros és áramvezető csatlakozóelemek (2’, 3’, 5’, 6’, ill. 2, 3, 5, 6, ill. 2”, 3, 4”, 5”) azonos csoportja van rendelve és a gyűrűszakaszok (I, II, III) a megfelelő aktív zónákat (7’, 7, 7”) oldalról körbe ve vően vannak elrendezve.
  16. 16. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gyűrű (8) szilíciumoxidból vagy poliszilíciumból kialakított, gyűrű alakú hordozóelem (21) köré felvitt felületi rétegként van kiképezve, továbbá az alaplemez (10) szubsztrátum (12) és a szubsztrátum (12) növesztett, előnyösen N-típusú anyagból készült réteg (20) között kiképzett rejtett rétegként van kialakítva.
  17. 17. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a gyűrű (8) téglalap alakban van kialakítva és két átlósan egymással szemben elrendezett legalább egy felületi rétegből (8a, ill. 8b) kiképzett oldala van, ahol a felületi rétegek (8a, ill. 8b) egy-egy légjárat (22a, ill. 22b) oldalsó belső felületeit teljesen és átmenőén lefedőén vannak kialakítva, ahol a légjáratok (22a,
    22b) a Hali-elem (1) létrehozására szolgáló szubsztrátumon (12) felső felületéről alsó felületéig áthatolóan vannak elrendezve.
  18. 18. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy gyűrű (8) téglalap alakban van kialakítva és legalább négy felületi rétegből (8a, 8b, 8j, 8k) van kiképezve, amelyek közül kettő-kettő egymsással szemben, átlósan, valamint egy-egy légjárat (22a, 22b, 22j, 22k) oldalsó felületeit teljesen fedőén és áthatolóan van elrendezve, ahol a légjáratok (22a, 22b, 22j, 22k) a Hali-elem (1) létrehozására szolgáló szubsztrátumon (12) felső felületétől alsó felületéig áthatolóan vannak kialakítva és a felületi rétegek (8a, 8b, 8j, 8k) egymással elektromos kapcsolatban vannak.
  19. 19. A 17. vagy 18. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy legalább kettő átlósan egymással szemben fekvő légjárat (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g, 22h) közbenső átvezetésekkel légjáratrészekre van osztva, amelyek oldalsó belső felületeit teljes mértékben átmenőén létrehozott felületi réteg (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h) borítja, továbbá minden közbenső átvezetés kizárólag két szomszédos légjáratrész két felületi rétegével (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h) határoltan van kialakítva, valamint minden felületi réteg (8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g, 8h) egymással elektromos kapcsolatban van.
  20. 20. Az 1-19. igénypontok bármelyike szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy elektromos teljesítménymérő, áramfogyasztásmérő műszer, vagy feszültség és áram szorzatának képzésére alkalmas elrendezés részeként van kialakítva.
HU862342A 1985-05-22 1986-04-25 Apparatus with hall-cell integrated into ic HU202679B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2176/85A CH668147A5 (de) 1985-05-22 1985-05-22 Einrichtung mit einem hallelement in integrierter halbleitertechnologie.
PCT/CH1986/000056 WO1986007196A1 (en) 1985-05-22 1986-04-25 Device comprising a hall effect element incorporated in an integrated circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
HUT44363A HUT44363A (en) 1988-02-29
HU202679B true HU202679B (en) 1991-03-28

Family

ID=4227667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU862342A HU202679B (en) 1985-05-22 1986-04-25 Apparatus with hall-cell integrated into ic

Country Status (19)

Country Link
US (1) US4673964A (hu)
EP (1) EP0202508B1 (hu)
JP (1) JPH0728058B2 (hu)
KR (1) KR940001299B1 (hu)
CN (1) CN86103480B (hu)
AT (1) ATE40023T1 (hu)
CA (1) CA1249667A (hu)
CH (1) CH668147A5 (hu)
CS (1) CS274590B2 (hu)
DE (1) DE3661788D1 (hu)
DK (1) DK164617C (hu)
ES (1) ES8707822A1 (hu)
HU (1) HU202679B (hu)
IN (1) IN166917B (hu)
MX (1) MX168024B (hu)
NZ (1) NZ216151A (hu)
RO (1) RO96966B (hu)
WO (1) WO1986007196A1 (hu)
YU (1) YU46405B (hu)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH668146A5 (de) * 1985-05-22 1988-11-30 Landis & Gyr Ag Einrichtung mit einem hallelement in integrierter halbleitertechnologie.
CH669068A5 (de) * 1986-04-29 1989-02-15 Landis & Gyr Ag Integrierbares hallelement.
JP2754599B2 (ja) * 1988-10-05 1998-05-20 株式会社デンソー 半導体装置
US5119166A (en) * 1990-02-06 1992-06-02 Honeywell Inc. Hall effect element aligned to reduce package-induced offsets
DE4118255A1 (de) * 1991-06-04 1992-12-10 Itt Ind Gmbh Deutsche Monolithisch integrierter sensorschaltkreis in cmos-technik
JP3583458B2 (ja) * 1994-03-09 2004-11-04 株式会社東芝 ホール素子
DE19857275A1 (de) * 1998-12-11 2000-06-15 Johannes V Kluge Integrierbarer Magnetfeldsensor aus Halbleitermaterial
DE10125425A1 (de) * 2001-05-25 2002-12-05 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Messung einer B-Komponente eines Magnetfeldes, Magnetfeldsensor und Strommesser
DE10240239A1 (de) * 2002-08-31 2004-03-11 Robert Bosch Gmbh Hochgenauer Hall-Sensor mit mehreren Kontaktpaaren
DE10240404A1 (de) * 2002-09-02 2004-03-18 Austriamicrosystems Ag Hall-Sensor und Verfahren zu dessen Betrieb
JP2006210731A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Denso Corp ホール素子およびその製造方法
US8089070B2 (en) * 2006-02-16 2012-01-03 California Institute Of Technology Apparatus and method of manufacture for an imager equipped with a cross-talk barrier
US8174014B2 (en) * 2006-02-16 2012-05-08 California Institute Of Technology Apparatus and method of manufacture for depositing a composite anti-reflection layer on a silicon surface
US7626377B2 (en) * 2008-02-18 2009-12-01 Honeywell International Inc. Hall-effect device with merged and/or non-merged complementary structure
CH699933A1 (de) * 2008-11-28 2010-05-31 Melexis Technologies Sa Vertikaler Hallsensor.
US20100145660A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-10 Robert Bosch Gmbh Mems sensor with built-in self-test
US8114684B2 (en) * 2009-03-02 2012-02-14 Robert Bosch Gmbh Vertical hall effect sensor with current focus
DE102009038938B4 (de) * 2009-08-26 2013-10-10 Austriamicrosystems Ag Verfahren zur Herstellung eines vertikalen Hall-Sensors
CN103703565B (zh) * 2011-09-28 2017-09-01 三菱电机株式会社 半导体装置
US9484525B2 (en) * 2012-05-15 2016-11-01 Infineon Technologies Ag Hall effect device
JP6865579B2 (ja) * 2016-12-28 2021-04-28 エイブリック株式会社 半導体装置
JP7133968B2 (ja) * 2018-04-24 2022-09-09 エイブリック株式会社 半導体装置
KR102669303B1 (ko) * 2018-05-18 2024-05-23 르파운드리 에스.알.엘. 감소된 오프셋을 갖는 수직 홀 소자 및 그 제조 방법
US10424616B1 (en) * 2018-06-20 2019-09-24 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Integrated circuit devices including vertical and lateral hall elements, and methods for fabricating the same
JP2022540164A (ja) * 2019-07-08 2022-09-14 エルファウンドリー エッセ．エッレ．エッレ ホール集積センサおよびその製造プロセス

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3372070A (en) * 1965-07-30 1968-03-05 Bell Telephone Labor Inc Fabrication of semiconductor integrated devices with a pn junction running through the wafer
US3668439A (en) * 1969-09-11 1972-06-06 Mitsubishi Electric Corp Magnetically operated semiconductor device
US3852802A (en) * 1972-05-01 1974-12-03 Signetics Corp Integrated circuit hall effect device and method
JPS5257792A (en) * 1975-11-07 1977-05-12 Agency Of Ind Science & Technol Photoelectric converting element
US4141026A (en) * 1977-02-02 1979-02-20 Texas Instruments Incorporated Hall effect generator
US4129880A (en) * 1977-07-01 1978-12-12 International Business Machines Incorporated Channel depletion boundary modulation magnetic field sensor
US4253107A (en) * 1978-10-06 1981-02-24 Sprague Electric Company Integrated circuit with ion implanted hall-cell

Also Published As

Publication number Publication date
DK36087D0 (da) 1987-01-22
CH668147A5 (de) 1988-11-30
JPS62502928A (ja) 1987-11-19
ATE40023T1 (de) 1989-01-15
DK164617C (da) 1992-12-07
ES8707822A1 (es) 1987-08-16
RO96966A (ro) 1989-05-30
NZ216151A (en) 1989-08-29
MX168024B (es) 1993-04-28
CN86103480A (zh) 1986-11-19
EP0202508A1 (de) 1986-11-26
CA1249667A (en) 1989-01-31
RO96966B (ro) 1989-06-01
AU5695186A (en) 1986-12-24
CS343486A2 (en) 1991-02-12
DK36087A (da) 1987-01-22
HUT44363A (en) 1988-02-29
EP0202508B1 (de) 1989-01-11
CN86103480B (zh) 1988-10-19
AU589958B2 (en) 1989-10-26
YU86286A (en) 1989-12-31
YU46405B (sh) 1993-10-20
KR940001299B1 (ko) 1994-02-18
DE3661788D1 (en) 1989-02-16
IN166917B (hu) 1990-08-04
ES555166A0 (es) 1987-08-16
US4673964A (en) 1987-06-16
JPH0728058B2 (ja) 1995-03-29
DK164617B (da) 1992-07-20
KR880700477A (ko) 1988-03-15
WO1986007196A1 (en) 1986-12-04
CS274590B2 (en) 1991-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
HU202679B (en) Apparatus with hall-cell integrated into ic
HU202680B (en) Apparatus with element based on hall-effect integrable to integrated circuit
JP3602611B2 (ja) 横型ホール素子
US8106647B2 (en) Rotation sensor
US11205748B2 (en) 3-contact vertical hall sensor elements connected in a ring and related devices, systems, and methods
US8169045B2 (en) System and method for constructing shielded seebeck temperature difference sensor
JPH01251763A (ja) 縦型ホール素子と集積化磁気センサ
Ausserlechner Hall effect devices with three terminals: Their magnetic sensitivity and offset cancellation scheme
US6727563B1 (en) Offset-reduced hall element
US20020024109A1 (en) Integrated circuit and method for magnetic sensor testing
JP2005049179A (ja) 半導体磁気センサとこれを用いた磁気計測装置
US10680164B2 (en) Hall effect sensors with a metal layer comprising an interconnect and a trace
US5646527A (en) Hall-effect device with current and hall-voltage connections
JP2789291B2 (ja) 圧力センサ
Schörner et al. Silicon pressure sensor with frequency output
Hölzlein et al. Silicon magnetic field sensor with frequency output
JPS63164260A (ja) 半導体装置
KR20010038304A (ko) 홀소자 온도보상회로
US11630167B2 (en) Position sensing system with improved accuracy and the method thereof
JP2016152335A (ja) 半導体装置
KR100241236B1 (ko) 온도보상저항이 내장된 홀소자를 이용한 고온용 자기센서
Choi et al. Design parameter optimization for Hall sensor application
JPS5868315A (ja) 絶縁形信号伝達装置
BG65345B1 (bg) Тримерен векторен сензор на хол
NO173676B (no) Integrerbart hallelement

Legal Events

Date Code Title Description
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee