JP6043076B2 - ホールセンサ - Google Patents
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Description
VH=μB(W/L)Vdd
とあらわされ、このホール素子の磁気感度Khは、
Kh=μ(W/L)Vdd
と表される。この関係式より高感度化するための方法の1つはW/L比を大きくすることであることがわかる。
図3に示すようなスピニングカレントによるオフセットキャンセル回路である。ホール素子100は対称的な形状で、1対の入力端子に制御電流を流し、他の1対の出力端子から出力電圧を得る4端子T1、T2、T3、T4を有している。ホール素子の一方の一対の端子T1、T2が制御電流入力端子となる場合、他方の一対の端子T3、T4がホール電圧出力端子となる。このとき、入力端子に電圧Vinを印加すると、出力端子には出力電圧Vh+Vosが発生する。ここでVhはホール素子の磁場に比例したホール電圧、Vosはオフセット電圧を示している。次に、T3、T4を制御電流出力端子、T1、T2をホール電圧出力端子として、T3、T4間に入力電圧Vinを印加すると、出力端子に電圧−Vh+Vosが発生する。
しかし、このオフセットキャンセル回路でオフセット電圧を完全にキャンセルすることができない。その理由を以下で説明する。
Vouta = (R2*R4-R1*R3)/(R1+R4)/(R2+R3)*Vin
が出力される。一方、端子T3、T4に電圧Vinを印加すると、T1、T2にはホール電圧
Voutb = (R1*R3-R2*R4)/(R3+R4)/(R1+R2)*Vin
が出力される。
2方向の出力電圧の差をとると、
Vouta-Voutb = (R1-R3)*(R2-R4)*(R2*R4-R1*R3)/(R1+R4)/(R2+R3)/(R3+R4)/(R1+R2)*Vin
となる。したがって、オフセット電圧は各々の等価回路の抵抗R1、R2、R3、R4が異なる場合でもオフセットキャンセルできる。しかし、抵抗R1、R2、R3、R4が電流印加方向、印加電圧により値が変化する場合、前記の式が成り立たないため、オフセットキャンセルできない。
そこで、本願発明は、空乏層幅が変化しにくく、複雑な制御回路を使わずにオフセット電圧が除去できるホールセンサを提供することを課題とする。
まず、ホール素子中を流れる制御電流をN型不純物領域であるホール素子磁気感受部とP型基板のその周辺部との接合部と分離して流すことができることを特徴とするホールセンサとした。
また、磁気感受部のN型不純物領域は、深さは500〜800nmに、濃度は1×1016(atoms/cm3)≦N≦5×1016(atoms/cm3)にピークを持つことを特徴とするホールセンサとした。
また、スピニングカレントによりオフセット電圧を除去できることを特徴とするホールセンサとした。
100 P型基板
110 N型高濃度不純物領域
121 N型不純物領域
11、12、13、14 ホール電圧出力端子及び制御電流入力端子
2、12 電源
3、13 電圧計
11 切替信号発生器
S1、S2、S3、S4 センサー端子切替手段
T1、T2、T3、T4 端子
R1、R2、R3、R4 抵抗
Claims (4)
- N型不純物領域である磁気感受部と、
P型基板である前記磁気感受部の周辺部と、
前記磁気感受部と前記周辺部とが形成する接合部と、
前記磁気感受部に配置された二対の制御電流入力端子及びホール電圧出力端子と、
を有するホール素子を備えたホールセンサであって、
前記二対の制御電流入力端子及び前記ホール電圧出力端子は、前記磁気感受部の底より浅い位置に配置されており、
対を成す前記制御電流入力端子及びホール電圧出力端子の間はそれぞれ前記N型不純物領域のみからなり、前記N型不純物領域は前記制御電流入力端子及びホール電圧出力端子の底よりも深いところに濃度のピークを有しており、
前記ホール素子中を流れる制御電流は、前記接合部及び前記磁気感受部の表面から離れて、前記磁気感受部の内部を流れることを特徴とするホールセンサ。 - 前記磁気感受部のN型不純物領域は、深さは500〜800nmに、濃度は1×1016(atoms/cm3)から5×1016(atoms/cm3)の間にピークを有することを特徴とする請求項1記載のホールセンサ。
- 前記磁気感受部が正方形もしくは十字型であり、その各頂点及び端部にN型高濃度不純物領域の制御電流入力端子及びホール電圧出力端子を有することを特徴とする請求項1記載のホールセンサ。
- スピニングカレントによりオフセット電圧を除去できることを特徴とする請求項1記載のホールセンサ。
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