JPH08213669A - ホール素子および電気量測定装置 - Google Patents

ホール素子および電気量測定装置

Info

Publication number
JPH08213669A
JPH08213669A JP7014847A JP1484795A JPH08213669A JP H08213669 A JPH08213669 A JP H08213669A JP 7014847 A JP7014847 A JP 7014847A JP 1484795 A JP1484795 A JP 1484795A JP H08213669 A JPH08213669 A JP H08213669A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pair
current input
electrodes
hall element
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP7014847A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3431326B2 (ja
Inventor
Ryoji Maruyama
亮司 丸山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP01484795A priority Critical patent/JP3431326B2/ja
Publication of JPH08213669A publication Critical patent/JPH08213669A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3431326B2 publication Critical patent/JP3431326B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空乏層が形成されず特性のばらつきが少ない
ホール素子、および測定誤差が少ない電気量測定装置を
提供する。 【構成】 不純物濃度が低い半導体基板上に形成された
一対の電流入力電極と、この一対の電流入力電極間を流
れる電流と直交する位置に設けられた一対の電圧出力電
極と、前記一対の電流入力電極の近傍に形成されて前記
半導体基板に接触する一対のサブストレート電極とを有
する。 【効果】 空乏層の形成によって生じる非線形性および
特性のばらつきが少ないホール素子を得ることができ
る。また、このホール素子を用いて精度が高い電気量測
定装置を構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はホール素子の出力電圧が
入力電流あるいは磁界に比例することを利用した電流
計、磁束計、角変位計および出力電圧が入力電流と磁界
の積に比例することを利用した乗算器、電力計、位相計
などの電気量測定装置、およびこれらの電気量測定装置
に使用するホール素子の特性改善に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体のホール効果を利用したホール素
子が各種の電気量測定装置に広く用いられている。以
下、このようなホール素子について図5を用いて説明す
る。同図(a)は平面図、同図(b)はA−A′の縦断
面図である。ホール素子11はアクセプタ濃度が高いp
+ 基板12の上にn- 層13を成長させ、その上に電流
入力端子I1 ,I2 および電流が流れる方向に直交する
位置に電圧出力端子V1 ,V2 を設けている。Sは基板
12に接続されているサブストレート端子である。磁界
は同図(a)において紙面と直交する方向に加えられ
る。電流計として利用する場合は磁界強度を一定にして
出力電圧を測定し、磁束計として利用する場合は入力電
流を一定にして出力電圧を測定する。また、乗算器や電
力計として利用する場合は被測定系の電圧に比例した電
流と被測定系の電流に比例した磁界を加えて出力電圧を
測定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のホール素子では、基板12上のn- 層にキャリアがほ
とんど存在しない空乏層14が形成されるため、電流通
路の抵抗値が大きく変化するという問題があった。その
ため、被測定系の電圧を電流入力端子に印加したとき電
圧に比例する電流が流れず測定誤差を生じる。pn接合
における空乏層の厚さLは次式で表されるように、pn
接合面の拡散電位差Vo の平方根に比例する。
【0004】
【数1】 ただし、εは誘電率、qは電子の電荷、NA ,ND はそ
れぞれp形領域のアクセプタ濃度、n形領域のドナー濃
度である。たとえば、図6(a)に示すように、サブス
トレート端子Sを使用電源の最低電位である−5Vに接
続し電流入力端子I1 ,I2 にそれぞれ+2Vおよび0
Vを与えると、同図(a)のように電流入力端子I1
の空乏層14が厚くなる。また、電流入力端子I1 ,I
2 にそれぞれ−2Vおよび0Vを与えると、同図(b)
のように電流入力端子I2 側の空乏層14が厚くなる。
このように電流入力端子I1 ,I2 に印加される電圧に
よって電流が流れない空乏層の厚さが変動するので、電
流入力端子I1 ,I2 間の抵抗値が変動する。
【0005】また、半導体製造時のマスクパターンのず
れに伴うホール素子の特性のばらつき、および製造後の
機械的なひずみによるピエゾ効果のためのオフセットの
発生、電気抵抗のばらつきが生じるという問題があっ
た。
【0006】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたものであり、空乏層が形成されず、特性
のばらつきが少ないホール素子、および空乏層の形成に
よって生じる測定誤差ならびにホール素子の特性のばら
つきによる測定誤差を減少させることができる電気量測
定装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、不純物濃度が低い半導体基
板上に形成された一対の電流入力電極と、この一対の電
流入力電極にそれぞれ接続された一対の電流入力端子
と、前記一対の電流入力電極間を流れる電流と直交する
位置に設けられた一対の電圧出力電極と、この一対の電
圧出力電極にそれぞれ接続された一対の電圧出力端子
と、前記一対の電流入力電極の近傍に形成されて前記半
導体基板に接触する一対のサブストレート電極と、この
一対のサブストレート電極にそれぞれ接続された一対の
サブストレート端子とを備えたことを要旨とする。
【0008】また、請求項2記載の発明は、不純物濃度
が低い半導体基板上に形成された一対の電流入力電極
と、この一対の電流入力電極間を流れる電流と直交する
位置に設けられた一対の電圧出力電極と、この一対の電
圧出力電極にそれぞれ接続された一対の電圧出力端子
と、前記一対の電流入力電極の近傍に形成されて前記半
導体基板に接触する一対のサブストレート電極と、前記
一対の電流入力電極とそれぞれ近傍の前記一対のサブス
トレート電極とが接続された一対の電流入力端子とを備
えたことを要旨とする。
【0009】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2記載のホール素子を同一の半導体基板上
に、点対称の位置に複数個形成したことを要旨とする。
また、請求項4記載の発明は、請求項1、請求項2また
は請求項3記載のホール素子を備えたことを要旨とす
る。
【0010】
【作用】請求項1および請求項2記載の発明はこのよう
な手段を講じたことにより、pn接合面に空乏層が形成
されないので抵抗値の変動による誤差の発生を未然に防
止することができる。
【0011】また、請求項3記載の発明はこのような手
段を講じたことにより、半導体製造時のホール素子の幾
何学的配置に伴う誤差を減少させることができる。ま
た、請求項4記載の発明はこのような手段を講じたこと
により、電流量測定装置におけるホール素子の空乏層の
発生、および特性のばらつきに伴う誤差を減少させるこ
とができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は請求項1記載の発明のホール素子の一実施
例における構造を示す平面図(図1(a))およびA−
A′における縦断面図(図1(b))である。同図にお
いて、1はホール素子、2はアクセプタ濃度が低く抵抗
値が大きいp- 形半導体からなる基板、3は基板2上に
形成されホール効果を呈するn- 層である。PI1 ,P
2 は電流入力電極であって接続部は抵抗値が低いn+
層が形成されている。PV1 ,PV2 は電流の流れ方向
に直交する位置に設けられた電圧出力電極であって接続
部は抵抗値が低いn+ 層が形成されている。電流入力電
極PI1 ,PI2 および電圧出力電極PV1 ,PV2
それぞれ電流入力端子I1 ,I2 および電圧出力端子V
1 ,V2 に接続されている。PS1 ,PS2 は電流入力
電極PI1 ,PI2 の近傍に(本実施例の場合は電流入
力電極PI1 ,PI2 のそれぞれ外側に平行して)設け
られたサブストレート電極であって、p- 形半導体基板
2に接続されている。また、それぞれの電極はサブスト
レート端子S1 ,S2 に接続されている。
【0013】次に、以上のように構成されたホール素子
の動作について電力計として使用する場合を例にとり、
図2を参照して説明する。被測定系の電流は磁界強度に
変換されて同図(a)の紙面と直交する方向に磁界が加
えられる。また、電流入力端子I1 とサブストレート端
子S1 を、電流入力端子I2 とサブストレート端子S2
をそれぞれ接続し、被測定系の電源電圧を印加する。た
とえば、同図(a)は電流入力端子I1 とサブストレー
ト端子S1 に使用電源の最低電位である0Vを接続し、
電流入力端子I2 とサブストレート端子S2 にそれぞれ
+2Vを接続した場合であり、同図(b)は電流入力端
子I1 とサブストレート端子S1 に使用電源の最低電位
である0Vを接続し、電流入力端子I2 とサブストレー
ト端子S2 にそれぞれ−2Vを接続した場合である。電
流入力電極PI1 とサブストレート電極PS1 とが接近
し、電流入力電極PI2 とサブストレート電極PS2
接近しているので、p- 形半導体からなる基板2の電位
勾配と基板2上に形成されたn- 層の電位勾配とはほと
んど一致するので、空乏層が形成されない。そのため、
電流入力端子I1 ,I2 間の抵抗値は印加される被測定
電圧の影響を受けず一定であるから、ホール素子を流れ
る電流は印加電圧に正しく比例する。したがって、以上
のような実施例の構成によれば、被測定電圧の値の如何
に関わらず電力値に正しく比例する電圧出力を得ること
ができる。
【0014】図3は請求項2記載の発明のホール素子の
一実施例における構造を示す平面図(図3(a))およ
びA−A′における縦断面図(図3(b))である。同
図において、1はホール素子、2はアクセプタ濃度が低
く抵抗値が大きいp- 形半導体からなる基板、3は基板
2上に形成されホール効果を呈するn- 層である。電流
入力端子IS1 とIS2 は電流入力電極PI1 ,PI2
とそれぞれ対応するサブストレート電極PS1 ,PS2
とをあらかじめ接続済みの一対の電流入力端子であっ
て、その動作は図1における上述の説明と同一である。
したがって、このような実施例の構成では電流入力端子
とサブストレート端子を外部で接続する必要がない。
【0015】図4は請求項3記載の発明の一実施例であ
って、同一の半導体基板4上に請求項2記載の4個のホ
ール素子1−1,1−2,1−3および1−4を点対称
の位置に形成した構造を示す平面図である。ホール素子
1−i(i=1,2,3,4)の電流入力電極をP
1i,PI2i、電圧出力電極をPV1i,PV2i、サブス
トレート電極をPS1i,PS2iとするとき、電圧出力端
子V1 には4個の電圧出力電極PV1i(i=1,2,
3,4)がすべて並列に接続され、同様に、電圧出力端
子V2 には4個の電圧出力電極PV2i(i=1,2,
3,4)がすべて並列に接続されている。また、電流入
力端子IS1 には4個の電流入力電極PI1i(i=1,
2,3,4)と4個のサブストレート電極PS1i(i=
1,2,3,4)がすべて並列に接続され、同様に、電
流入力端子IS2 には4個の電流入力電極PI2i(i=
1,2,3,4)と4個のサブストレート電極PS
2i(i=1,2,3,4)がすべて並列に接続されてい
る。したがって、このような実施例の構成では、半導体
製造時のマスクパターンのずれに伴うホール素子の特性
のばらつき、および製造後の機械的なひずみによる起電
力や電気抵抗が相殺されるのでオフセットを減少させる
ことができる。電気量測定装置の構成についてはとくに
図示しないが、本発明によるホール素子の特性改善が電
気量測定装置の精度向上に寄与することは明らかであ
る。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように請求項1および請求
項2記載の発明によれば、pn接合面に空乏層を形成し
ないので抵抗値の変動による誤差の発生を未然に防止す
ることができる。
【0017】また、請求項3記載の発明によれば、ホー
ル素子の特性のばらつき、および機械的なひずみによる
起電力や電気抵抗を相殺し、オフセットが少ないホール
素子を構成することができる。また、請求項4記載の発
明によれば、精度の高い電気量測定装置を構成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明のホール素子の一実施例に
おける構造を示す平面図および縦断面図である。
【図2】本発明のホール素子の動作説明図である。
【図3】請求項2記載の発明のホール素子の一実施例に
おける構造を示す平面図および縦断面図である。
【図4】請求項3記載の発明のホール素子の一実施例に
おける構造を示す平面図である。
【図5】従来のホール素子の構造を示す平面図および縦
断面図である。
【図6】従来のホール素子の動作説明図である。
【符号の説明】
1 ホール素子 2 p- 形半導体からなるホール素子の基板 3 基板2上に形成されホール効果を呈するn- 層 4 4個のホール素子を点対称の位置に形成したホール
素子 I1 ,I2 電流入力端子 V1 ,V2 電圧出力端子 S1 ,S2 サブストレート端子 PI1 ,PI2 電流入力電極 PV1 ,PV2 電圧出力電極 PS1 ,PS2 サブストレート電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物濃度が低い半導体基板上に形成さ
    れた一対の電流入力電極と、この一対の電流入力電極に
    それぞれ接続された一対の電流入力端子と、前記一対の
    電流入力電極間を流れる電流と直交する位置に設けられ
    た一対の電圧出力電極と、この一対の電圧出力電極にそ
    れぞれ接続された一対の電圧出力端子と、前記一対の電
    流入力電極の近傍に形成されて前記半導体基板に接触す
    る一対のサブストレート電極と、この一対のサブストレ
    ート電極にそれぞれ接続された一対のサブストレート端
    子とを備えたことを特徴とするホール素子。
  2. 【請求項2】 不純物濃度が低い半導体基板上に形成さ
    れた一対の電流入力電極と、この一対の電流入力電極間
    を流れる電流と直交する位置に設けられた一対の電圧出
    力電極と、この一対の電圧出力電極にそれぞれ接続され
    た一対の電圧出力端子と、前記一対の電流入力電極の近
    傍に形成されて前記半導体基板に接触する一対のサブス
    トレート電極と、前記一対の電流入力電極とそれぞれ近
    傍の前記一対のサブストレート電極とが接続された一対
    の電流入力端子とを備えたことを特徴とするホール素
    子。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のホール素
    子を同一の半導体基板上に点対称の位置に複数個形成し
    たことを特徴とするホール素子。
  4. 【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3記載
    のホール素子を備えたことを特徴とする電気量測定装
    置。
JP01484795A 1995-02-01 1995-02-01 ホール素子および電気量測定装置 Expired - Fee Related JP3431326B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01484795A JP3431326B2 (ja) 1995-02-01 1995-02-01 ホール素子および電気量測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01484795A JP3431326B2 (ja) 1995-02-01 1995-02-01 ホール素子および電気量測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08213669A true JPH08213669A (ja) 1996-08-20
JP3431326B2 JP3431326B2 (ja) 2003-07-28

Family

ID=11872438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01484795A Expired - Fee Related JP3431326B2 (ja) 1995-02-01 1995-02-01 ホール素子および電気量測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3431326B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8901923B2 (en) 2011-06-03 2014-12-02 Micronas Gmbh Magnetic field sensor
DE102011101604B4 (de) * 2010-06-02 2016-06-09 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Magnetfeldsensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52139390A (en) * 1976-05-17 1977-11-21 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
JPS58157151A (ja) * 1982-03-15 1983-09-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
JPS62502927A (ja) * 1985-05-22 1987-11-19 エルゲ−ツェット・ランディス・ウント・ギ−ル・ツ−ク・アクチエンゲゼルシャフト 集積回路に集積可能なホール素子
JPH0311679A (ja) * 1989-06-08 1991-01-18 Mitsubishi Petrochem Co Ltd ホールデバイス

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52139390A (en) * 1976-05-17 1977-11-21 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
JPS58157151A (ja) * 1982-03-15 1983-09-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
JPS62502927A (ja) * 1985-05-22 1987-11-19 エルゲ−ツェット・ランディス・ウント・ギ−ル・ツ−ク・アクチエンゲゼルシャフト 集積回路に集積可能なホール素子
JPH0311679A (ja) * 1989-06-08 1991-01-18 Mitsubishi Petrochem Co Ltd ホールデバイス

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011101604B4 (de) * 2010-06-02 2016-06-09 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Magnetfeldsensor
US8901923B2 (en) 2011-06-03 2014-12-02 Micronas Gmbh Magnetic field sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP3431326B2 (ja) 2003-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9285439B2 (en) Vertical hall sensor with series-connected hall effect regions
JP3602611B2 (ja) 横型ホール素子
US9735345B2 (en) Vertical hall effect sensor
CN100374838C (zh) 单片硅基soi高温低漂移压力传感器
US20120001280A1 (en) Hall sensor
JP2008008883A (ja) 磁気センサ及びセンサ
US9316705B2 (en) Vertical hall effect-device
JPH01251763A (ja) 縦型ホール素子と集積化磁気センサ
EP3282265B3 (en) Semiconductor circuits, devices and methods
JP3431326B2 (ja) ホール素子および電気量測定装置
RU2422943C1 (ru) Планарный магнитотранзисторный преобразователь
US20120038356A1 (en) Methods and Apparatuses for Low-Noise Magnetic Sensors
RU2550756C1 (ru) Трехколлекторный биполярный магнитотранзистор с ортогональными потоками носителей заряда
US20170038439A9 (en) Low-noise magnetic sensors
RU2284612C2 (ru) Полупроводниковый магнитный преобразователь
Fujisada Effects of diffusion current on galvanomagnetic properties in thin intrinsic InSb at room temperature
US9581620B2 (en) Integrated semiconductor device comprising a hall effect current sensor
JPH0337750B2 (ja)
JPH0997895A (ja) ホール素子及びそれを用いた電力量計
Harten The surface recombination on silicon contacting an electrolyte
RU2498457C1 (ru) Трехколлекторный биполярный магнитотранзистор
JP2004296469A (ja) ホール素子
RU204992U1 (ru) Датчик давления с интегральным преобразователем температуры пониженного энергопотребления и с повышенным пробивным обратным напряжением
US11372061B2 (en) Hall effect sensor devices and methods of forming hall effect sensor devices
RU2591736C1 (ru) Магнитотранзистор с компенсацией коллекторного тока

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090523

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090523

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100523

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100523

Year of fee payment: 7

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100523

Year of fee payment: 7

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120523

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130523

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees