KR20130054935A - 3개의 접점을 갖는 홀 효과 영역을 포함하는 전자 디바이스 - Google Patents

3개의 접점을 갖는 홀 효과 영역을 포함하는 전자 디바이스 Download PDF

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Abstract

전자 디바이스가 자기장 센서 또는 기계적 응력 센서의 부분으로서 개시된다. 전자 디바이스는 홀 효과 영역, 제 1 접점(제 1 공급 접점으로서 일시적으로 기능함), 제 2 접점(제 2 공급 접점) 및 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 3 접점(제 1 감지 접점으로서 일시적으로 기능함)을 포함한다. 제 1 접점 및 제 3 접점은 제 2 접점에 대해 서로 실질적으로 대칭 방식으로 배열된다. 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량(예를 들어, 자기장 강도 또는 기계적 응력)에 의해 영향을 받는다. 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 감지 신호는 따라서 물리량을 나타낸다. 전자 디바이스를 사용하는 대응 감지 방법이 또한 개시된다.

Description

3개의 접점을 갖는 홀 효과 영역을 포함하는 전자 디바이스{ELECTRONIC DEVICE COMPRISING HALL EFFECT REGION WITH THREE CONTACTS}
본 발명의 실시예는 전자 디바이스 및 감지 방법에 관한 것이다. 특히, 전자 디바이스는 물체 내의 자기장 또는 기계적 응력과 같은 물리량을 감지하기 위한 감지 디바이스일 수 있다.
전자 디바이스는 물리량을 감지하거나 측정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 다이의 표면에 평행한 자기장의 강도 및 방향을 감지하거나 측정하기 위해, 수직 홀 디바이스(Hall device)가 사용될 수 있다. 대부분의 수직 홀 디바이스는 홀 디바이스의 제로점 에러(zero-point error)를 상쇄하는데 사용되는 스피닝(spinning) 전류법이 매우 양호하게 동작하지는 않는다는 사실을 문제로 한다. 스피닝 전류 방안의 공지의 방법에 의해, 약 1 mT의 잔류 제로점 에러를 얻는 것이 가능하다. 이 다소 열악한 오프셋 거동의 이유는 수직 홀 디바이스의 비대칭성에서 발견될 수 있다. 대칭성을 향상시키기 위해 어떻게 4개의 수직 홀 디바이스를 접속해야 하는지가 공지되어 있지만, 접촉 저항은 여전히 잔류 비대칭성을 야기한다.
감지되거나 측정될 수 있는 다른 물리량은 기판, 특히 반도체 기판과 같은 물체 내의 기계적 응력이다. 이를 위해, 홀 디바이스와 유사한 구조를 갖는 전자 디바이스가 사용될 수 있다. 실제로, 기계적 응력 센서를 얻기 위해 적합한 홀 디바이스의 몇몇 내부 접속부를 약간 수정하는 것이 충분할 수 있다.
본 발명의 실시예는 홀 효과 영역과, 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 접점과, 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 접점과, 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 3 접점을 포함하는 전자 디바이스를 제공한다. 제 1 접점은 홀 효과 영역을 위한 제 1 공급 접점으로서 적어도 일시적으로 기능하도록 구성된다. 제 2 접점은 홀 효과 영역을 위한 제 2 공급 접점이다. 제 3 접점은 감지 접점으로서 적어도 일시적으로 기능하도록 구성된다. 제 1 접점 및 제 3 접점은 제 2 접점에 대해 서로 실질적으로 대칭 방식으로 배열되고, 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받고, 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 감지 신호는 따라서 물리량을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예는 홀 효과 영역, 제 1 접점, 제 2 접점 및 제 3 접점을 포함하는 전자 디바이스를 제공한다. 제 1 접점, 제 2 접점 및 제 3 접점은 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된다. 제 1 접점은 공급 접점으로서 적어도 일시적으로 기능한다. 제 2 접점은 다른 공급 접점으로서 기능하도록 구성된다. 제 3 접점은 감지 접점으로서 적어도 일시적으로 기능하도록 구성되고, 제 3 접점은 제 1 접점으로부터 제 1 거리에 있고 제 2 접점으로부터 제 2 거리에 있다. 제 1 접점과 제 2 접점 사이의 거리는 제 1 거리와 제 2 거리의 최대값보다 작다. 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받고, 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 감지 신호는 따라서 물리량을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예는 전류가 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 접점을 경유하여 홀 효과 영역에 공급되고 홀 효과 영역으로부터 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 접점을 경유하여 회수되는 것에 따른 감지 방법을 제공한다. 이 방법은 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 3 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계를 또한 포함하고, 제 1 접점 및 제 3 접점은 제 2 접점에 대해 서로 실질적으로 대칭 방식으로 배열된다. 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받는다. 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 감지 신호는 따라서 물리량을 나타낸다. 이 방법은 제 3 접점을 경유하여 홀 효과 영역에 전류 또는 추가 전류를 공급하고 제 2 접점을 경유하여 전류 또는 추가 전류를 회수하고 또는 그 반대를 행하는(즉, 제 2 접점을 경유하여 전류를 공급하고 제 3 접점을 경유하여 회수함) 단계를 더 포함한다. 이 방법은 제 1 접점에서 다른 감지 신호를 감지하는 단계와, 감지 신호 및 다른 감지 신호에 기초하여 출력 신호를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 접점을 경유하여 홀 효과 영역에 전류를 공급하고 홀 효과 영역으로부터 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 접점을 경유하여 전류를 회수하는 단계를 포함하는 감지 방법을 제공한다. 감지 방법은 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 3 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계를 또한 포함하고, 제 3 접점은 제 1 접점으로부터 제 1 거리에 있고 제 2 접점으로부터 제 2 거리에 있다. 제 1 접점과 제 2 접점 사이의 거리는 제 1 거리와 제 2 거리의 최대값보다 작다. 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받고, 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 감지 신호는 따라서 물리량을 나타낸다. 감지 방법은 제 3 접점을 경유하여 홀 효과 영역에 전류 또는 추가 전류를 공급하고 제 2 접점을 경유하여 전류 또는 추가 전류를 회수하고 또는 제 2 접점을 경유하여 홀 효과 영역에 전류 또는 추가 전류를 공급하고 제 3 접점을 경유하여 전류 또는 추가 전류를 회수하는 단계를 더 포함한다. 감지 방법은 제 1 접점에서 다른 감지 신호를 감지하는 단계와, 감지 신호 및 다른 감지 신호에 기초하여 출력 신호를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 본 명세서에 설명된다.
도 1a는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도 및 전자 디바이스의 대응 단면도.
도 1b는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 몇몇 실시예에 관련된 홀 효과 영역의 3개의 접점 사이의 거리에 대한 조건을 도식적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 전자 디바이스가 어떻게 스피닝 전류 방안에 사용될 수 있는지를 도시하는 도면.
도 3a는 측정 사이클의 제 1 페이즈 중에 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도 및 전자 디바이스의 대응 단면도를 도시하는 도면.
도 3b는 측정 사이클의 제 2 페이즈 중에 도 3a의 전자 디바이스를 통한 개략 단면도.
도 4a는 측정 사이클의 제 1 페이즈 중에 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스를 통한 개략 단면도.
도 4b는 측정 사이클의 제 2 페이즈 중에 도 4a에 도시된 전자 디바이스의 개략 단면도.
도 5는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 단면도.
도 6a는 도 3a에 도시된 전자 디바이스의 2개의 홀 효과 영역 내의 시뮬레이션된 전위를 단면도로 도시하는 그래프.
도 6b는 도 3a에 도시된 전자 디바이스의 2개의 홀 효과 영역 내의 시뮬레이션된 전류 스트림 라인을 단면도로 도시하는 그래프.
도 7은 3개의 상이한 자기장값에 대해, 도 1에 도시된 실시예에 따른 전자 디바이스의 2개의 홀 효과 영역의 표면에서의 전위를 도시하고 도 4a에 도시된 전위의 단면도에 대응하는 그래프.
도 8은 접지 전위가 2개의 홀 효과 영역의 상호 접속부로서 기능하는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략도.
도 9a는 그 2개가 제 1 직렬 접속부에 접속되고 다른 2개의 홀 효과 영역이 제 2 직렬 접속부에 접속되는 4개의 홀 효과 영역을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략도를 도시하는 도면.
도 9b는 도 9a에 도시된 실시예와 유사한 전자 디바이스의 개략도.
도 10은 4개의 홀 효과 영역을 갖는 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략도.
도 11은 측정 사이클의 제 1 페이즈 및 제 2 페이즈 중에 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 2개의 개략 평면도로서, 전자 디바이스는 4개의 홀 효과 영역을 포함하는 개략 평면도.
도 12는 라인을 따라 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 13은 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 14는 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖는 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 15는 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖고 대각선 직렬 접속부를 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 16은 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖는 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 17은 그 중 2개가 제 1 직렬 접속부에 접속되고 제 2 직렬 접속부에 접속된 다른 2개의 홀 효과 영역에 대해 90°의 각도로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 18은 도 17에 도시된 실시예와 유사한 4개의 홀 효과 영역을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 19는 각각의 직렬 접속부가 서로 90°의 각도로 배치된 2개의 홀 효과 영역을 포함하는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 20은 도 19에 도시된 실시예와 유사한 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 21은 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 포함하는 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 22는 도 18에 도시된 것과 유사한 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 23은 홀 효과 영역이 L-형상인 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 24는 홀 효과 영역이 원호-형상인 실시예에 따른 전자 디바이스의 개략 평면도.
도 25는 본 명세서에 개시된 교시 내용에 따른 물리량을 감지하기 위한 방법의 개략 흐름도.
도 26은 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 물리량을 감지하기 위한 방법의 개략 흐름도.
동일한 또는 등가의 요소 또는 동일한 또는 등가의 기능성을 갖는 요소는 이하의 설명에서 동일한 또는 유사한 도면 부호에 의해 나타낸다.
이하의 설명에서, 복수의 상세가 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예의 더 철저한 설명을 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예는 이들 특정 상세 없이 실시될 수도 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 이하에 설명된 상이한 실시예의 특징은 달리 구체적으로 주지되지 않으면, 서로 조합될 수도 있다. 대부분에서, 용어 "홀 효과 영역" 및 "터브(tub)"는 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다. 따라서, 홀 효과 영역은 기판 내에 매립된 제 1 도전형의 터브 또는 우물 또는 반대 도전형의 터브일 수 있다. 이 구조체는 특히 결과적인 pn-접합부가 역바이어스되면 기판에 대한 터브의 전기적 격리를 야기할 수 있다. 그러나, 특히 2개 이상의 상대적으로 별개의 전류 흐름이 홀 효과 영역 내에 생성될 때(따라서, 2개의 홀 효과 영역의 소정 종류의 격리를 효과적으로 제공함), 하나의 터브가 2개 이상의 홀 효과 영역을 포함하는 것이 또한 가능할 수 있다.
전자 디바이스가 2개 이상의 홀 효과 영역을 포함할 때, 이들은 서로로부터 격리될 수 있다. 서로에 대한 2개의 홀 효과 영역의 전기적 격리는 다수의 형태를 취할 수 있다. 제 1 형태의 격리에 따르면, 2개 이상의 홀 효과 영역은 서로로부터 분리되는데, 즉 2개의 인접한 홀 효과 영역은 하나 이상의 위치에서 병합하지 않고 홀 효과 영역 재료 이외의 재료에 의해 분리된다. 일 가능한 옵션으로서, 터브는 통상적으로 라이닝되고 그리고/또는 얇은 산화물로 충전된 트렌치에 의해 측방향에서 격리될 수 있다. 다른 옵션으로서, 터브는 SOI(실리콘 온 절연체) 구조에 의해 저부를 향해 격리될 수 있다. 터브는 통상적으로 단일 도전형을 갖지만, 불균질한 방식으로, 즉 공간적으로 가변적으로 도핑 농도를 구성하는 것이 유리할 수도 있다. 이 방식으로, 고농도의 도핑제가 심층 CMOS 터브 접점에서 일반적인 바와 같이, 접점의 영역에서 발생할 수 있다. 대안에서, 상이하게 강하게 도핑된 층의 적층이 예를 들어 매립된 층의 경우에서와 같이 후에 추구될 수 있다. 이러한 적층은 소정 정도로는, 기판 내에 형성된 다른 전자 구조체에 대해 기술적인 이유로부터 발생할 수 있다. 전자 디바이스, 홀 디바이스 또는 기계적 응력 센서의 디자인은 이어서 이들 상황과 조화될 필요가 있지만, 적층은 실제로 전자 디바이스, 홀 디바이스 또는 기계적 응력 센서에 대해 부적합할 수도 있다.
일 실시예에서, 홀 효과 영역은 p-도핑된 반도체에서보다 약 3배 더 높은 이동도 및 따라서 높은 홀 팩터를 제공하기 때문에 n-도핑된 반도체일 수 있다. 홀 효과 영역의 기능부 내의 도핑 농도는 통상적으로 일 예에서 1015 cm-3 내지 1017 cm-3이다.
홀 효과 영역에 대한 다른 가능한 재료는 니켈-철 자기 합금인 퍼멀로이(permalloy) 또는 퍼멀로이와 유사한 재료이다. 퍼멀로이는 낮은 보자력, 거의 제로의 자기변형, 높은 투자율 및 상당한 이방성 자기저항을 나타낸다. 대략 5%의 범위 이내의 퍼멀로이의 전기 저항의 변동은 통상적으로 인가된 자기장의 강도 및 방향에 따라 관찰될 수 있다. 이 효과는 자기장을 감지하고 그리고/또는 측정하기 위해 반도체 내에서 발생하는 홀 효과와 유사한 방식으로 사용될 수 있고, 비정상 홀 효과로서 문헌에 공지되어 있다.
본 명세서에 개시된 교시 내용은 공급 단자 및 감지 단자가 연속적인 클럭 페이즈/동작 페이즈에서 교환되는 스피닝 전류 원리와 관련하여 사용될 수 있다. 따라서, 공급/감지 접점은 대안적으로 순간 공급 접점 및 순간 감지 접점으로서 교대로 기능하도록, 즉 교대 방식으로 순간 공급/감지 접점으로서 기능하도록 구성된다. 수직 홀 디바이스 내의 감지 단자는 지나가는 전류에 응답한다. 자기장(다이 표면에 평행하고 전류 스트림라인에 수직인)은 접점(통상적으로 다이의 표면에 있는)에서 전위를 효율적으로 상승 및 하강시킬 수 있다. 용어 "수직 홀 효과" 또는 "수직 홀 디바이스"는 홀 효과 디바이스 내의 홀 효과가 수직 방향에서 작용하는 사실로부터 유도되는 것으로서 고려될 수도 있다(기판의 표면이 정의에 의해 수평인 것으로 가정됨). "수평 홀 디바이스" 및 "수직 홀 디바이스"에서의 홀 디바이스의 분류 이외에, 이들은 전류가 홀 효과를 경험하는 영역에서 흐르는 방향에 관하여 또한 구별될 수 있다. "수직 전류 모드"를 사용하는 홀 디바이스에서, 전류는 실질적으로 표면(수평인 것으로 가정됨)에 대해 수직 방향으로 실질적으로 흐른다. "수평 전류 모드"를 사용하는 홀 디바이스에서, 전류는 적어도 홀 효과가 전류에 작용하여 감지될 수 있는 영역에서, 실질적으로 수평 방향으로, 즉 (수평) 기판 표면에 평행하게 흐른다.
홀 효과 영역은 서로로부터 격리된 방식으로 형성되지만(예를 들어, 이들 사이에 격리 구조체 또는 적어도 실질적으로 무전류 영역을 갖는 동일한 기판에서, 또는 2개의 별개의 기판에서), 직렬 접속부에 갈바닉 방식으로 접속된다. 전류는 제 1 공급 접점에서 직렬 접속부에 진입하고 제 2 공급 접점에서 직렬 접속부에서 진출한다.
몇몇 구성에서, n+ 매립층(nBL)과 같은 도전 영역이 제 1 표면에 대향하는 홀 효과 영역의 제 2 표면에 인접하여 존재할 수 있다. 본 명세서에 개시된 교시 내용에 따르면, 홀 효과 영역(들)의 제 1 표면(들) 내에 또는 제 1 표면(들) 상에 형성된 접점은 도전 영역으로부터 전기적으로 분리된다. 특히, 하나 이상의 n+ 싱커(들)와 같은 저저항 접속부가 적어도 6개의 접점 중 하나와 도전 영역(예를 들어, nBL) 사이에 존재하지 않는다. 오히려, 접점과 도전 영역은 비교적 고저항 홀 효과 영역의 적어도 일부에 의해 분리된다. 달리 말하면, 적어도 6개의 접점 중 하나와 도전 영역 사이의 전기 접속부는 대응 홀 효과 영역 또는 그 부분을 횡단한다(통상적으로 수직 방향에서).
도 1a는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 평면도 및 개략 단면도를 도시한다. 전자 디바이스(10)는 홀 효과 영역(11) 및 홀 효과 영역(11)의 표면에 배열된 3개의 접점(21, 22, 23)을 포함한다. 제 1 접점(21)은 적어도 일시적으로 공급 접점으로서 기능하도록 구성된다. 따라서, 홀 효과 영역(11)에 공급될 전류는 제 1 접점(21)을 경유하여 홀 효과 영역(11) 내로 흐른다. 제 2 접점(22)은 전류가 제 2 접점(22)을 경유하여 홀 효과 영역(11)에서 진출하도록 다른 공급 접점으로서 기능하도록 구성된다. 전류의 방향은 반전될 수도 있어 전류가 다른 공급 점점(제 2 접점)(22)을 경유하여 홀 효과 영역(11) 내로 흐르고 공급 접점(제 1 접점)(21)을 경유하여 홀 효과 영역(11)에서 진출하게 된다는 것을 주목하라. 제 3 접점(23)은 적어도 일시적으로 감지 접점으로서 기능하도록 구성된다.
전자 디바이스(10)의 동작 중에, 전류는 제 1 접점(21)으로부터 제 2 접점(22)으로 흐르거나 또는 그 반대도 마찬가지이고, 홀 효과 영역(11) 내의 전류 분포를 야기한다. 전류 분포는 홀 효과 영역 내의 자기장 또는 기계적 응력과 같은 물리량에 의해 영향을 받을 수 있다. 제 3 접점(23)에서 탭핑된 감지 신호는 가변 전류 분포에 의해 및 따라서 또한 물리량에 의해 영향을 받는다.
도 1a는 제 1 접점(21)이 공급 접점이고 제 3 접점(23)이 감지 접점인 제 1 가능한 구성에서 전자 디바이스를 도시한다. 제 2 가능한 구성에서, 제 1 접점(21)은 감지 접점으로서 기능할 수 있고, 제 3 접점(23)은 공급 접점으로서 기능할 수 있다. 제 1 및 제 2 가능한 구성이 교대 방식으로 사용될 수 있어 스피닝 전류 방안이 얻어지게 된다.
제 1 접점(21) 및 제 3 접점(23)은 제 2 접점(22)에 대해 서로 실질적으로 대칭 방식으로 배열된다[즉, 대칭 중심으로서 제 2 점점(22)을 취할 때]. 달리 말하면, 영구 공급 접점으로서 기능하는 제 2 접점은 제 1 및 제 3 접점(21, 23)의 대칭 중심에 있는데, 즉 대응 대칭축이 y-z 평면에서 제 2 접점(22)을 통해 연장한다. 제 1 접점(21)은 대칭축의 제 1 측면에 있고, 제 3 접점(23)은 대칭축의 대향 제 2 측면에 있다.
도 1a에 도시된 실시예에서, 제 1 접점(21)과 제 2 접점(22) 사이의 거리는 제 2 접점(22)과 제 3 접점(23) 사이의 거리와 실질적으로 동일하다. 더욱이, 공급 접점(21)과 다른 공급 접점(22) 사이의 거리는 공급 접점(21)과 감지 접점(23) 사이의 거리보다 작다. 3개의 접점(21, 22, 23)은 도 1a에 도시된 바와 같이 직선을 따라 배열될 필요는 없지만, 대신에 삼각형 내에 또는 원호를 따른 것과 같은 다수의 다른 방식으로 배열될 수도 있다.
표현 "실질적으로 대칭"은 치수가 공차 범위 내에서 완벽한 대칭값으로부터 벗어날 수 있고(예를 들어, 1%, 5% 또는 10%의 정도의 제조 공차에 기인하여) 여전히 대칭인 것으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다. 일반적으로, 본 명세서의 다양한 문맥에 사용된 표현 "실질적으로"는 명확한 값 부근의 공차 범위를 포함하는 것으로서 이해될 수 있을 것이다.
도 1b는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 적어도 몇몇 실시예에 대해 관련된 제 1 거리 및 제 2 거리에 대한 조건을 도식적으로 도시한다. 리마인더로서, 제 1 거리는 제 1 접점(21)과 제 3 접점(23) 사이의 거리이다. 제 2 거리는 제 2 접점(22)과 제 3 접점(23) 사이의 거리이다. 제 3 접점(23)은 (순간) 감지 접점이고, 2개의 공급 접점(21, 22) 사이의 거리보다 2개의 공급 접점 중 적어도 하나로부터 멀리 이격된다. 반경(R21)을 갖는 제 1 접점(21) 주위의 원은 제 3 접점(23)이 제 2 접점(22)보다 제 1 접점(21)에 더 근접할 수 있는 영역을 나타낸다. 반경(R22)을 갖는 제 2 접점(22) 주위의 다른 원은 제 3 접점(23)이 제 1 접점(21)보다 제 2 접점(22)에 더 근접할 수 있는 영역을 나타낸다. 3개의 접점(21, 22, 23)의 거리에 대한 조건은 제 3 접점(23)이 제 1 접점(21)과 제 2 접점(22) 사이의 거리보다 제 1 접점(21)과 제 2 접점(22) 중 적어도 하나로부터 멀리 이격된다는 것이다. 이 조건은 반경(R21, R22)을 갖는 2개의 원의 교점에서 부합되지 않는다.
2개의 공급 접점이 실질적으로 서로 옆에 있고 반면에 감지 접점은 2개의 공급 접점으로부터 떨어져서 배열되어 있는 제안된 배열은 홀 디바이스를 위한 현존하는 디자인 원리로부터 시작하는데, 감지 접점(들)은 통상적으로 2개(또는 그 이상)의 공급 점점 사이에 배열된다. 본 명세서에 개시된 교시 내용은 감지 접점이 실제로 공급 접점 "사이에"(즉, 2개의 공급 접점 사이의 최단 전류 스트림라인에 근접하여) 있을 필요는 없고, 유용한 감지 신호가 또한 서로의 옆에 배치된 2개의 공급 접점으로부터 떨어져 있는 감지 접점에서 또한 얻어질 수 있다는 식견에 기초한다. 이 접점의 배열은 이하에 설명되는 바와 같이, 종래 기술에서보다 훨씬 더 양호한 대칭성을 갖는 클럭 페이즈를 갖는 스피닝 전류 방안을 구성하기 위한 새로운 가능성을 열어둔다.
실제로, 전자 디바이스(10)의 출력 신호는 통상적으로 비교적 큰 제로점 에러를 받게 된다. 제 2 동작 페이즈(클럭 페이즈) 중에 제 1 공급 접점과 감지 접점의 기능을 스왑하는 것이 가능하다. 이론적으로, 양 동작 페이즈에서 관찰된 제로점 에러는 서로 상쇄된다. 그러나, 이는 통상적으로 거대한 신호가 단지 작은 부분만이 자기장 정보를 포함하는(단지 약 1/1000) 그 각각의 동작 페이즈 중에 샘플링되어야 하여 샘플 단계가 샘플링 프로세스에서 작은 에러에 대해 적절하게 작용하지 않게 되기 때문에 실제로는 그렇게 양호하게 작용하지 않는다. 따라서, 적어도 2개의 디바이스(및 따라서 2개의 홀 효과 영역)가 실제로 사용된다. 이 방식으로, 양 홀 효과 영역 또는 우물의 양 감지 신호의 차이가 동작 페이즈마다 평가될 수 있고, 따라서 거대한 공통 모드 신호가 우회될 수 있다. 이는 이하의 도면의 일부, 예를 들어 도 10과 관련하여 설명될 것이다.
도 2는 스피닝 전류 사이클의 제 1 클럭 페이즈 중의 그리고 스피닝 전류 사이클의 제 2 클럭 페이즈 중의 전자 디바이스(10)를 도시한다. 전자 디바이스(10)는 3개의 접점(21, 22, 23)을 갖는 홀 효과 영역(11)을 포함하고, 2개의 외부 접점(21, 23)은 중간 접점(22)에 대해 대칭으로 위치된다. 중간 접점(22)은 실질적으로 전체 전류가 홀 효과 영역(11) 내로 또는 외부로 흐르는 공급 접점이다. 2개의 다른 접점(21, 23)은 각각 순간 공급 접점 및 순간 감지 접점이고, 상이한 동작 모드 및/또는 클럭 사이클에서 교환된다(이들의 기능에 관련하여). 따라서, 제 1 접점(21)은 제 2 클럭 페이즈 중에 순간 감지 접점으로서 기능하고, 제 3 접점(23)은 제 2 클럭 페이즈 중에 순간 공급 접점으로서 기능한다.
도 2에 도시된 전자 디바이스(10)는 자기장을 측정하기 위해 제 1 및 제 2 클럭 페이즈 중에 순간 감지 접점에서 탭핑되거나 샘플링된 감지 신호를 감산함으로써 동작될 수 있다. 감산은 감산 요소(9)에 의해 수행된다. 대조적으로, 2개의 감지 신호를 가산하는 것은 홀 효과 영역(11) 내의 기계적 응력을 지시하는 출력 신호를 산출한다.
도 3a는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 평면도를 도시하고, 개략 평면도 아래에는 동일한 전자 디바이스의 개략 단면도를 도시한다. 전자 디바이스(10)는 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12)을 포함한다. 홀 효과 영역(11, 12)은 예를 들어 n-형 반도체 재료(n-형 반도체는 정공보다 더 많은 전자를 가짐)를 얻기 위해 반도체를 국부적으로 도핑함으로써 반도체 기판 내에 형성될 수 있다. 순간 공급 접점(21) 및 순간 감지 접점(23)이 제 1 홀 효과 영역(11)의 표면 상에 형성된다. 순간 공급 접점(22) 및 순간 감지 접점(24)이 또한 제 2 홀 효과 영역(12)의 표면 상에 형성된다. 공급 접점(21, 22) 및 감지 접점(23, 24)은 스피닝 전류 사이클의 제 1 동작 페이즈 중에 공급 접점으로서 기능하고 스피닝 전류 사이클의 제 2 동작 페이즈 중에 감지 접점으로서 기능하도록 구성되거나 또는 그 반대도 마찬가지인 스피닝 전류 접점이다. 순간 공급 접점(21) 및 순간 감지 접점(23)은 제 1 홀 효과 영역(11)에서 제 1 쌍의 접점을 형성한다. 순간 공급 접점(22) 및 순간 감지 접점(24)은 제 2 홀 효과 영역(12)에서 제 2 쌍의 접점을 형성한다. 도 3a는 스피닝 전류 사이클의 제 1 클럭 페이즈에 대응하는 구성에서 전자 디바이스(10)를 도시한다. 전류는 스피닝 전류 접점(21)(제 1 순간 공급 접점)에서 제 1 홀 효과 영역(11)에 진입하고, 도시된 구성에서 접지 전위에 접속된 스피닝 전류 접점(22)(제 2 순간 공급 접점)에서 제 2 홀 효과 영역(12)에서 진출한다. 2개의 스피닝 전류 접점(23, 24)은 제 1 클럭 페이즈 중에 순간 감지 접점으로서 기능하도록 구성된다. 도 3b에 도시된 제 2 클럭 페이즈에서, 2개의 스피닝 전류 접점(이전의 감지 접점)(23, 24)은 순간 공급 접점으로서 기능하도록 구성되고, 이전의 공급 접점(21, 22)은 순간 감지 접점으로서 기능하도록 구성된다. 접점(21, 23) 사이 뿐만 아니라 접점(22, 24) 사이에 고도의 대칭성을 갖는 것이 통상적으로 유리하다.
도 3a에 도시된 전자 디바이스(10)는 2개의 상호 접속 접점(32, 33)을 더 포함한다. 상호 접속 접점(32, 33)은 전기 도전성 접속부(42)에 의해 서로 전기적으로 접속된다. 상호 접속 접점은 스피닝 전류 접점으로부터 구별된다. 도 3a에서, 상호 접속 접점(32)은 스피닝 전류 접점(23, 21) 사이, 즉 제 1 쌍의 접점 사이에 공간적으로 위치된다. 제 2 상호 접속 접점(33)은 스피닝 전류 접점(24, 22) 사이(제 2 쌍의 접점 사이)에 공간적으로 위치된다. 제 1 클럭 페이즈 중에, 스피닝 전류 접점(21)에서 입력된 전류는, 스피닝 전류 접점(22)에서 제 2 홀 효과 영역(12)에서 진출할 때까지 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12)을 포함하는 전류 경로를 따라 흐른다. 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12)은 제 1 순간 공급 접점(21)과 제 2 순간 공급 접점(22) 사이에 직렬 접속부를 형성한다. 제 1 및 제 2 순간 감지 접점(23, 24)은 통상적으로 고저항 감지 회로에 접속되어 순간 감지 접점(23, 24)을 경유하여 2개의 홀 효과 영역(11, 12)에 실질적으로 어떠한 전류도 진입 또는 진출하지 않고 또는 단지 무시할만한 전류만이 진입 또는 진출하게 된다는 것을 주목하라. 전류를 위한 도전 경로는 도 3a의 개략 단면도에 지시되어 있다. 도전 경로는 공급 접점(21)으로부터 좌측으로 이어지고, 전류의 일부는 제 1 순간 감지 접점(23) 아래로(및 가능하게는 부분적으로 이를 통해) 통과한다. 도전 경로는 상호 접속 접점(32, 33) 및 접속부(42)를 경유하여 제 2 홀 효과 영역(12)으로 계속된다. 제 2 홀 효과 영역(12) 내에서, 전류의 일부는 제 2 순간 공급 접점(22)의 방향에서 우측으로 직접 흐른다. 그러나, 전류의 다른 부분은 먼저 좌측으로 흐르고, 제 2 순간 감지 접점(24) 아래로(및 가능하게는 부분적으로 이를 통해) 통과하고, 방향을 선회하여 우측으로 흐르고, 제 2 순간 공급 접점(22)을 경유하여 제 2 홀 효과 영역(12)에서 진출한다.
전술된 바와 같이, 전류는 접속부(42)를 경유하여 직렬로 접속된 2개의 홀 효과 영역(11, 12)을 통해 흐른다. 이 방식으로, 2개의 디바이스는 동일한 전류를 사용하여 동작될 수 있고, 이는 고정 전류 소비에서 신호-대-노이즈비(SNR)를 증가시킨다. 일견으로는, 2배의 내부 저항을 갖는 단일 디바이스를 설계하는 것을 고려할 수 있다. 이는 기본적으로는 사실이지만, 우물의 깊이가 스케일링되어야 하고 이는 제조 프로세스 관련 이유에 기인하여 항상 가능한 것은 아닐 수 있기 때문에, 수직 홀 프로브가 수반될 때 통상적으로 성취하는 것이 그렇게 용이하지 않다(심지어 거의 불가능할 수 있음).
접속부(42)는 와이어, 도전성 트레이스, 스트립 라인, 도전성 MOS 트랜지스터(MOS: 금속 산화물 반도체), 저항, 다이오드, 더 복잡한 회로(예를 들어, 제어된 전류 소스)와 같은 전자 디바이스 또는 제 1 홀 효과 영역으로부터 제 2 홀 효과 영역으로 전류를 전도하기 위한 다른 수단일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 이하에 설명될 2개 이상의 홀 효과 영역 사이의 다른 접속부는 또한 와이어, 도전성 트레이스, 스트립 라인, 트랜지스터와 같은 전자 디바이스, 또는 전류를 전도하기 위한 다른 수단일 수 있거나 이들을 포함할 수 있다.
상호 접속 접점(32, 33)은 접속부를 비교적 저저항이 되게 하고 상호 접속 접점(32, 33)을 가로지르는 전압 강하를 감소시키기 위해 비교적 클 수 있다. 상호 접속 접점(32, 33) 중 적어도 하나는 상호 접속 접점과 대응 홀 효과 영역 사이의 저저항 접속부를 위한 큰 유효 표면을 가질 수 있다.
전류가 홀 효과 영역(11, 12)에 진입하는 제 1 순간 공급 접점(21)이 제 1 홀 효과 영역(11)에 제공되고, 반면에 전류가 홀 효과 영역(11, 12)에서 진출하는 제 2 순간 공급 접점이 제 2 홀 효과 영역(12)에 제공된다. 전류가 전자 디바이스에 진입하고 전자 디바이스에서 진출하는 반도체 홀 효과 디바이스 영역(11, 12)을 통해 흐르는 방향은 기본적으로 디자인 옵션이고 수정될 수 있다. 더욱이, 전류의 방향은 예를 들어 스피닝 전류 방안의 선택적 제 3 동작 페이즈 및 선택적 제 4 동작 페이즈 중에 반전될 수 있다. 도 3a의 개략 단면도에서 알 수 있는 바와 같이, 전류는 제 1 및 제 2 홀 효과 영역 각각의 순간 감지 접점(23, 24) 아래로 반대 방향으로 통과하여, 홀 효과에 기인하여 순간 감지 접점 중 하나에서의 전위가 자기장이 존재하는 결과로서 증가하고, 반면에 다른 순간 감지 접점에서의 전위가 감소하게 된다. 그러나, 2개의 감지 접점은 상이한 공통 모드 전위에 있다. 이는 (심지어) 자기장이 존재하지 않을 때 순간 감지 접점(23, 24)에서의 전위가 일반적으로 동일하지 않은 것을 의미한다. 제 1 순간 감지 접점(23)에서 전위는 전원[공급 접점(21)에 접속됨]의 양극의 전위에 더 근접하고, 반면에 제 2 순간 감지 접점(24)에서의 전위는 접지 전위[공급 접점(22)에 접속됨]에 더 근접하다.
제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)은 대칭축 또는 대칭 평면에 대해 대칭일 수 있다. 2개의 상호 접속 접점(32, 33)은 마찬가지로 대칭축 또는 대칭 평면에 대해 대칭일 수 있다. 예를 들어 도 3a에서, 전자 디바이스를 위한 제 1 대칭축 또는 대칭 평면은 y-z 평면에서 제 1 홀 효과 영역(11)과 제 2 홀 효과 영역(12) 사이에 위치될 수 있고, 단지 제 1 홀 효과 영역(11)을 위한 제 2 대칭축 또는 대칭 평면은 y-z 평면에서 상호 접속 접점(32)에 위치될 수 있다. 전자 디바이스(10)는 x-y 평면에 대칭 평면을 더 가질 수 있다. 전자 디바이스(10)의 대칭성과 관련하여, 이들은 통상적으로 단지 대응 스피닝 전류 접점의 일시적인 기능이기 때문에, 공급 접점과 감지 접점 사이를 구별할 필요가 있는 것을 아닐 수도 있다는 것이 주목되어야 한다.
도 3a 및 이후의 도면의 일부에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)은 라인을 따라 배치되거나 배열될 수 있다. 라인은 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)의 종축을 따라 연장될 수 있어 종축이 실질적으로 일치하게 된다. 제 1 및 제 2 반도체 홀 효과 디바이스는 이 경우에 종방향으로 오프셋된다. 따라서, 제 1 홀 효과 영역(11)의 제 1 단부 및 제 2 홀 효과 영역(12)의 제 2 단부는 외부 단부이고, 제 1 홀 효과 영역(11)의 제 2 단부 및 제 2 홀 효과 영역(12)의 제 1 단부는 전자 디바이스 구조체에 대해 내부 단부이다.
본 명세서에 개시된 교시 내용에 의해 커버되지 않는 몇몇 전자 디바이스, 특히 홀 디바이스는 유사한 홀 디바이스, 또한 홀 디바이스의 상이한 접속 및 동작을 갖는 배열을 사용한다. 이러한 디바이스는 4개의 접점을 갖는 홀 효과 영역으로 이루어진다. 2개의 이웃하지 않은 접점은 공급 단자로서 사용되고, 다른 2개의 접점은 제 1 클럭 페이즈에서 감지 단자로서 사용된다. 제 2 클럭 페이즈에서, 이들은 교환된다. 본 명세서에 개시된 교시 내용에 의해 커버되지 않은 이러한 디바이스는 통상적으로 대칭성이 결여되어 있고, 따라서 양 감지 단자 사이의 전압은 소멸 자기장에서도 거대한 값(즉, 거대한 오프셋 에러)을 갖는다. 제 2 클럭 페이즈에서 오프셋은 상이한 부호를 갖지만, 디바이스의 비선형성에 기인하여 실제로 상쇄되지 않는다.
본 명세서에 개시된 교시 내용에 따르면, 트윈-터브, 3 접점 수직 홀 디바이스가 개시된다. 더 구체적으로, 수직 홀 디바이스는 터브당 3개의 접점을 포함한다. 2개의 터브 또는 홀 효과 영역은 하나의 와이어에 의해 또는 더 일반적으로 하나의 전기 도전성 접속부에 의해 접속된다. 스피닝 전류 방안의 제 1 클럭 페이즈를 고려할 때, 각각의 터브는 3개의 접점, 즉 하나의 공급 접점, 하나의 감지 접점 및 와이어 또는 접속부에 접속된 하나의 접점을 갖는다. 제 1 터브의 공급 접점은 포지티브 공급 접점에 접속되고, 반면에 제 2 허브의 공급 접점은 네거티브 공급 접점에 접속된다. 따라서, 전류는 제 1 터브의 공급 접점(21)을 통해 제 1 터브(11)에 진입하고, 이어서 제 1 터브(11)를 통해 (상호)접속 접점(33) 내로 흐르고, 이는 제 1 터브(11)와 접속 와이어(42) 사이에 접점을 설정한다. 다음에, 이는 와이어(42)를 통해 제 2 터브(12) 내로 흐르고, 여기서 터브(12)를 통해 제 2 터브의 네거티브 공급 접점(22) 내로 흐른다. 제 1 및 제 2 터브를 통해 흐름으로써, 전류는 터브(들)(11, 12) 내에 전위 분포를 설정한다. 이 전위 분포는 주로 터브를 통해 흐르는 전류의 양에 의해 그리고 터브의 전도도에 의해 결정된다. 이 전도도는 스칼라량일 수 있고, 또한 일반적으로 상이한 방향에서 상이한 접속도의 값을 갖는 제 2 랭크 텐서(tensor)이다. 자기장의 존재하에서, 전도도 텐서는 자기저항 효과 및 홀 효과를 설명하는 소정의 소형 자기 저항부를 갖는다. 자기 저항부는 전류 흐름을 구성하는 이동 전하에 대한 자기장에 의해 설정된 로렌츠 힘의 영향을 포함한다. 역으로, 기계적 응력의 존재하에서, 전도도 텐서는 소정의 소형 압전 저항부를 갖는다.
도 3a에 도시된 전자 디바이스(10)를 설명하는 다른 방식이 이제 제시된다. 전자 디바이스(10)는 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 1 홀 효과 영역(11)의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 3개의 접점(21, 32, 23)의 제 1 그룹을 포함한다. 3개의 접점(21, 32, 23)의 제 1 그룹은 라인을 따라 배열되어 제 1 그룹이 2개의 외부 접점(21, 23) 및 하나의 내부 접점(32)을 포함하게 된다. 2개의 외부 접점(21, 23)은 교대 방식으로 순간 공급 접점 및 순간 감지 접점으로서 기능하도록 구성된다. 전자 디바이스(10)는 제 2 홀 효과 영역(12) 및 제 2 홀 효과 영역(12)의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 3개의 접점(24, 32, 22)의 제 2 그룹을 더 포함한다. 접점(24, 33, 22)의 제 2 그룹은 라인을 따라 배열되어 제 2 그룹이 2개의 외부 접점(24, 22) 및 하나의 내부 접점(33)을 갖게 된다. 2개의 외부 접점(24, 22)은 교대 방식으로 순간 공급 접점 및 순간 감지 접점으로서 기능하도록 구성된다. 제 1 그룹의 내부 접점(32)은 제 2 그룹의 내부 접점(33)에 접속되어 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12)이 제 1 순간 공급 접점(21) 및 제 2 순간 공급 접점(22)에 대해 직렬로 접속되게 된다.
도 3b는 예를 들어 스피닝 전류 사이클과 같은 측정 사이클의 제 2 클럭 페이즈 중에 도 3a의 전자 디바이스(10)의 개략 단면도를 도시한다. 이전의 공급 접점(21, 22)은 제 2 클럭 페이즈 중에 순간 감지 접점으로서 기능한다. 이어서, 이전의 감지 접점(23, 24)은 제 2 클럭 페이즈 중에 순간 공급 접점으로서 기능한다. 제 1 홀 효과 영역(11)의 이전의 공급 접점(21) 및 이전의 감지 접점(23)은 공급 접점 및 감지 접점으로서 이들의 기능에 대해 교대하는 제 1 쌍의 접점을 형성한다. 제 2 홀 효과 영역(12)에 관련하여, 이전의 공급 접점(22) 및 이전의 감지 접점(24)은 일 측정 사이클의 도중에 순간 공급 접점 및 순간 감지 접점으로서 기능에 대해 교대하는 제 2 쌍의 접점을 형성한다. 제 2 클럭 페이즈 중에, 전류가 순간 공급 접점(23)으로부터 상호 접속 접점(32)으로 흐르고, 일 부분은 좌측으로부터 우측으로 비교적 직접적으로 흐르고 다른 부분은 제 1 홀 효과 영역(11) 내의 순간 감지 접점(21) 아래로(및 가능하게는 부분적으로 이를 통해) 통과하는 비교적 큰 루프를 따라 흐른다는 것을 도 3b에서 알 수 있다. 제 2 홀 효과 영역(12)에서, 전류는 주로 상호 접속 접점(33)과 순간 공급 접점(24) 사이에서 우측으로부터 좌측으로 흐른다. 전류의 일부는 순간 감지 접점(22) 아래로(및 가능하게는 부분적으로 이를 통해) 순간 공급 접점(24)으로 통과하는 루프를 따라 흐른다.
도 3a 및 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 개시된 교시 내용은 스피닝 전류 기술의 구현에 의해 향상될 수 있다. 제 1 동작 페이즈에서, 접점은 도 3a에 도시된 바와 같이 구성된다. 제 2 동작 페이즈에서, 공급 및 감지 단자의 역할은 교환되거나 스왑된다. 양 동작 페이즈에서 감지된 신호는 가산되거나 감산된다(홀 효과를 경유하는 자기장의 측정이 구현되는지 또는 소위 칸다 효과를 경유하는 기계적 응력의 측정이 구현되는지에 따라). 스피닝 전류 기술에 따르면, 제 1 동작 페이즈의 모든 공급 접점은 제 2 동작 페이즈에서 감지 접점으로서 사용되고, 그 반대도 마찬가지이다. 이는 통상적으로 스피닝 전류 기술을 위한 양호한 성능을 보장한다.
본 명세서에 개시된 교시 내용에 따른 도 3a 및 도 3b에 도시된 전자 디바이스(10)에서, 2개의 개별 홀 효과 영역(또는 홀 터브)은 이를 통해 전자 디바이스(10)의 완전한 공급 전류가 흐르는(가능하게는 누설 전류는 무시함) 와이어(더 일반적으로, 전기 도전성 접속부)와 접속된다. 각각의 터브는 하나의 공급 접점 및 하나의 감지 접점을 갖는다.
도 4a 및 도 4b는 측정 사이클의 제 1 클럭 페이즈(도 4a) 및 제 2 클럭 페이즈(도 4b) 중에 그 구성에서 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 단면도를 도시한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에 따른 전자 디바이스(10)는, 제 1 쌍의 접점의 접점(21, 23) 및 제 2 쌍의 접점의 접점(22, 24)이 각각 제 1 홀 효과 영역(11) 또는 제 2 홀 효과 영역(12)의 좌측 또는 우측 단부로 연장하는 점에서 도 3a 및 도 3b에 도시된 실시예와는 상이하다. 이 방식으로, 접점(21 내지 24)의 접촉 저항이 감소될 수 있다.
도 5는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 단면도를 도시한다. 도 5에 도시된 실시예는 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예와 유사하다. 도 2a에 도시된 것에 추가하여, 도 5에 도시된 실시예에 따른 전자 디바이스(10)는 제 1 홀 효과 영역(11)의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 다른 상호 접속 접점(31)과 제 2 홀 효과 영역(12)의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 다른 상호 접속 접점(34)을 접속하는 제 2 접속부(41)를 더 포함한다. 접속부(42) 및 다른 접속부(41)는 이들이 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)의 표면 내의 또는 표면 상의 상이한 위치에 접속되는 것을 제외하고는, 전기적인 개념에서 서로 실질적으로 평행하다. 상호 접속 접점(32) 및 다른 상호 접속 접점(31)은 제 1 홀 효과 영역(11)의 표면에서 제 1 쌍의 접점(21, 23) 사이에 공간적으로 배열된다. 상호 접속 접점(33) 및 다른 상호 접속 접점(34)은 제 2 홀 효과 영역(12)의 표면에서 제 2 쌍의 접점(22, 24) 사이에 공간적으로 배열된다. 2개의 접속부(41, 42)는 이들이 모두 제 2 홀 효과 영역(12)의 동일한 서브-부분과 제 1 홀 효과 영역(11)의 동일한 서브-부분을 접속하기 때문에, 제 1 홀 효과 영역(11)과 제 2 홀 효과 영역(12) 사이의 단일의 접속부로서 여전히 간주될 수 있다는 것을 주목하라. 제 1 홀 효과 영역(11)의 상기 서브-부분은 제 1 쌍의 접점의 접점(21, 23) 사이에 위치된다. 제 2 홀 효과 영역(12)의 서브-부분은 제 2 쌍의 접점의 접점(22, 24) 사이에 위치된다. 다른 옵션으로서, 2개의 접속부(41, 42)는 서로 전기적으로 상호 접속될 수 있어 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)의 4개의 서브-부분이 접속되게 된다.
도 6a 및 도 6b는 본 명세서에 개시된 교시에 따른 전자 디바이스의 수치 시뮬레이션의 몇몇 결과를 도시한다. 시뮬레이션의 목적으로, 1 V의 전압이 제 1 순간 공급 접점(21)과 제 2 순간 공급 접점(22) 사이에 인가되는 것이 가정되어 있다. 더욱이, z-방향에서 1 Tesla의 자기장 강도가 가정되어 있다. 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12) 내의 전위는 상이한 빗금 영역에 의해 도 6a에 표현되어 있다(도 6a의 우측의 범례 참조). 전위는 볼트(V) 단위로 표현된다. 도 6b에 도시된 다른 물리량은 스트림라인의 형태의 A/m2 단위의 총 전류 밀도이다. 시뮬레이션을 위해, 고도의 도전층(71)이 접점(21, 23, 32)이 배열되는 표면에 대향하는 표면에서 제 1 홀 효과 영역(11)에 인접하는 것으로 가정되어 있다. 제 2 고도의 도전층(72)은 접점(22, 24, 33)이 배열되는 표면에 대향하는 표면에서 제 2 홀 효과 영역(12)에 인접하여 배열된다. 그러나, 고도의 도전층(71, 72)은 선택적이고, 고도의 도전층을 갖지 않는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예가 존재한다.
특히, 도 6a 및 도 6b는 하나의 디바이스(10)를 형성하기 위해 하나의 와이어(42)에 의해 접속된 2개의 홀 효과 영역 또는 "터브"(11, 12)의 단면을 도시한다. 도 6a 및 도 6b의 도시에 대한 수직축은 y-축이고 그 스케일은 도면의 좌측에 제공되어 있다. 높이 y=0은 접점(21, 23, 32, 22, 24, 33)이 위치되어 있는 반도체 다이의 표면을 마킹한다. 접점은 두꺼운 흑색 라인에 의해 마킹된다.
z-방향에 평행한 자기장이 존재하면, 이는 양 터브(11, 12)의 순간 감지 접점(23, 24)의 전위를 변경한다. 감지 접점(23, 24)은 도 6a에서 부유하는 것으로 도시된 것들이다[즉, 이들은 각각 포지티브 또는 네거티브 공급부에 접속되지 않고 또한 접속 와이어(42)에도 접속되지 않음]. 도 6b는 전류 스트림라인을 도시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 플롯에서, 양 터브(11, 12)의 고도의 도전성 저부[즉, 고도의 도전층(71, 72)]가 가정된다. 이 고도의 도전성 저부는 통상적으로 n-매립된 층(71, 72)이다. 터브(11, 12)는 일반적으로 cm3 당 1015 내지 1017 도펀트(실리콘 기술의 인 또는 비소)로 저농도 n-도핑된다. 또한, n-매립된 층은 본 발명에서 필요하지 않다. n-매립된 층은 사용된 기술에 따라 존재하거나 존재하지 않을 수 있다. 비교적 높은 전류 밀도가 순간 감지 접점(23) 아래의 제 1 홀 효과 영역(11)에서 관찰될 수 있다. 더욱이, 수직 방향에서 비교적 높은 전류 밀도가 또한 홀 효과 영역(11)의 좌측 및 우측에서 관찰될 수 있다. 유사한 방식으로, 비교적 높은 전류 밀도가 순간 감지 접점(24)의 아래의 제 2 홀 효과 영역(12)에서 및 또한 제 2 홀 효과 영역(12)의 좌측 단부 및 우측 단부에서 관찰될 수 있다. z-방향에서의 자기장 또는 제 1 홀 효과 영역 및/또는 제 2 홀 효과 영역(12) 내의 기계적 응력은 전류 분포에 영향을 미친다. 전류 분포의 변동은 순간 감지 접점(23, 24)에서 전위의 변동을 야기한다. 따라서, 순간 감지 접점(23, 24)에서 전위는 측정될 물리량(예를 들어, 자기장 강도 또는 기계적 응력)의 함수이다. 도 6a 및 도 6b는 자기장 강도를 측정하고, 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12) 내의 기계적 응력의 임의의 영향을 가능한 한 많이 상쇄하도록 설계된 전자 디바이스(10)의 구성을 도시한다는 것을 주목하라.
그 결과가 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 시뮬레이션을 위해, 이하의 치수를 갖는 전자 디바이스(10)가 사용되고 있다. 도 6a 및 도 6b의 도면 지면에 수직인 방향에서 전자 디바이스(10)의 폭은 3 ㎛이다. 높이(h)는 5.5 ㎛이고 홀 효과 영역의 길이(Ir)는 14.5 ㎛이다. 각각의 전극(21 내지 24, 32, 33)은 1.5 ㎛의 x-방향에서의 길이(Ie)를 갖는다. 홀 효과 영역(11, 12)의 대응 단부와 외부 전극(21 내지 24) 사이의 거리는 마진 길이(Im)로서 나타내고 2.5 ㎛이다. 이들 치수는 예를 들어 대응 전술된 값의 +/- 50% 또는 25%의 범위 이내에서 다양할 수 있다. 홀 효과 영역의 다양한 치수의 지시된 값에도 불구하고, 치수는 광대한 변동을 받게 될 수도 있다. 예를 들어, 제조 기술에 따라, 100 ㎛의 두께의 홀 효과 영역이 가능할 수 있다. 이 경우에, 또한 다른 치수가 상당히 다양할 것이다. 따라서, 언급된 치수는 사실상 무한수의 변형 중의 일 가능한 예로서 간주될 수 있을 것이다.
도 7은 풀 스트로크 라인이 소멸 자기장에 대응하고 점선은 Bz=+1T를 갖는 자기장에 대응하고, 쇄선은 Bz=-1T를 갖는 자기장에 대응하는 표면을 따른(즉, y=0 및 x=-2*10-5 m...+2*105 m) 전위를 도시한다. 포지티브 공급 접점은 +1 V에 있고, 네거티브 공급 접점은 0 V에 있고, 상호 접속 접점(32, 33)은 대략 0.5 V에 있다는 것을 알 수 있다. 좌측 터브 또는 제 1 홀 효과 영역(11)의 감지 접점(23)은 x=-105 m 부근 및 0 필드(풀 스트로크 라인)에서 약 0.68 V의 전위에 있다. 우측 허브 또는 제 2 홀 효과 영역(12)의 감지 접점(24)은 x=-105 m 부근 및 0 자기장에서 약 0.32 V의 전위에 있다. 따라서, 양 감지 접점(23, 24)에서 전위는 0 자기장과 동일하지 않고 따라서 이들은 상이한 공통 모드를 갖는다고 일컬어진다.
포지티브 Bz-필드에서, 좌측 감지 접점(23)에서의 전위는 상승되고, 우측 감지 접점(24)에서의 전위는 하강된다. 제 2 홀 효과 영역(12)의 감지 접점(24)과 공급 접점(22)을 교환함으로써, 제 2 홀 효과 영역(12) 내의 (새로운) 감지 접점(22)에서의 전위는 포지티브 자기장에서 또한 상승할 것이다.
전기 공급 전류는 양 홀 효과 영역(11, 12)을 통해 흐르기 때문에, 이는 2배로 사용되고 전기 디바이스(10)를 경제적이게 한다. 이는 2개의 감지 신호를 생성하기 위해 단지 적은 전류만을 사용한다. 감지 접점(23, 24) 사이의 전압은 -1 T의 자기장에 대해 대략 0.32 V로부터 +1 T의 자기장에 대해 대략 0.4 V로 다양하다. 제로 자기장에 대응하는 전압은 대략 0.36 V이다.
실제로, 이들이 큰 공통 전압의 상부에 있기 때문에 감지된 신호를 평가하는 것이 어려울 수 있다. 좌측 터브(13) 내의 감지 접점 및 우측 터브(14) 내의 감지 접점을 갖는 좌측 및 우측 터브[제 3 홀 효과 영역(13) 및 제 4 홀 효과 영역(14)이라 칭함]를 또한 갖는 유사한 구성의 제 2 전자 디바이스가 사용될 수 있다.
도 8은 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(10)를 개략적으로 도시한다. 전자 디바이스(10)는 스피닝 전류 사이클의 제 1 클럭 페이즈(좌측)의 구성 및 스피닝 전류 사이클의 제 2 클럭 페이즈(우측)의 구성으로 도시된다. 전자 디바이스(10)는 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12)을 포함한다. 제 1 홀 효과 영역(11)은 3개의 접점(21, 22, 23)을 갖는다. 중간 접점(22) 및 우측 접점(21)은 제 1 클럭 페이즈 중에 공급 접점으로서 기능하도록 구성된다. 좌측 접점(23)은 제 1 클럭 페이즈 중에 순간 감지 접점으로서 기능하도록 구성된다. 제 2 홀 효과 영역(12)은 3개의 접점(51, 52, 24)을 또한 갖는다. 좌측 접점(51) 및 중간 접점(52)은 제 1 클럭 페이즈 중에 공급 접점으로서 기능하도록 구성된다. 우측 접점(24)은 제 1 클럭 페이즈 중에 감지 접점으로서 기능하도록 구성된다. 차동 감지 신호가 순간 감지 접점(23, 24) 사이에서 측정될 수 있다.
제 2 클럭 페이즈 중에, 전류는 제 3 접점(23)을 경유하여 제 1 홀 효과 영역(11)에 공급되고 제 2 접점(22)을 경유하여 제 1 홀 효과 영역(11)에서 진출한다. 제 2 홀 효과 영역(12)에 공급된 전류는 제 3 접점(24)을 경유하여 이에 진입하고 제 2 접점(52)을 경유하여 제 2 홀 효과 영역(12)에서 진출한다.
도 8에 도시된 실시예에 따르면, 2개의 홀 효과 영역(11, 12)은 접지 전위를 경유하여 서로 접속된다. 이는 상호 접속 접점(22, 52)이 접속되어 있는 노드가 통상적으로 다른 회로부에 대해 전기적으로 절연되지 않고, 이것이 기준 전위이기 때문에 다수의 다른 회로 구성 요소에 의해 접촉되는 것을 의미한다.
도 9a는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 2개의 실질적으로 유사한 전자 디바이스(10-1, 10-2)를 포함하는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 회로 다이어그램을 도시한다. 따라서, 도 9a에 도시된 전자 디바이스는 제 3 홀 효과 영역(13) 및 제 4 홀 효과 영역(14)을 포함한다. 제 3 홀 효과 영역(13)의 표면 내의 또는 표면 상의 제 3 쌍의 접점(25, 27)은 측정 사이클의 제 1 동작 페이즈에 대한 순간 공급 접점(25) 및 순간 감지 접점(27)을 포함한다[전자 디바이스(100)는 도 9a의 제 1 동작 페이즈의 구성으로 도시되어 있음]. 제 1 상호 접속 접점(36)은 또한 제 3 홀 효과 영역(13)의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된다. 순간 공급 접점(26) 및 순간 공급 접점(28)을 포함하는 제 4 쌍의 접점(26, 28)이 제 4 홀 효과 영역(14)의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된다. 제 4 상호 접속 접점(37)은 또한 제 4 홀 효과 영역(14)의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된다. 제 3 상호 접속 접점(36) 및 제 4 상호 접속 접점(37)은 접속부(44)에 의해 서로 접속된다.
도 9a에 도시된 실시예에서, 제 4 홀 효과 영역(11, 12, 13, 14)은 실질적으로 동일하다. 그러나, 대안 실시예에서, 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 3 홀 효과 영역(13)은 서로 실질적으로 동일할 수 있고, 반면에 제 2 홀 효과 영역(12) 및 제 4 홀 효과 영역(14)은 서로 실질적으로 동일할 수 있지만, 제 1 및 제 3 홀 효과 영역(11, 13)과는 동일하지 않을 수 있다.
전압 공급부(81)의 포지티브 단자는 제 1 순간 공급 접점(21) 및 제 3 순간 공급 접점(25)에 접속된다. 전압 공급부(81)의 네거티브 단자는 제 2 공급 접점(22) 및 제 4 공급 접점(26)에 접속된다. 제 1 순간 공급 접점(21)은 제 1 홀 효과 영역(11)의 우측 단부에 위치되고, 반면에 제 3 홀 효과 영역(13)의 제 3 순간 공급 접점(25)은 제 3 홀 효과 영역(13)의 좌측 단부에, 즉 제 3 홀 효과 영역(13)의 대응 대향 단부에 위치된다. 제 2 순간 공급 접점(22) 및 제 4 순간 공급 접점(26)은 또한 제 2 홀 효과 영역(12) 및 제 4 홀 효과 영역(14)의 대응하는 대향 단부들에 위치된다.
제 1 순간 감지 접점(23)은 계기용 증폭기(instrumentation amplifier)와 같은 증폭기(61)의 네거티브 입력 단자에 접속된다. 제 3 홀 효과 영역(13)의 표면 내에 또는 표면에 위치된 제 3 순간 감지 접점(27)은 제 1 증폭기(61)의 포지티브 입력 단자에 접속된다. 제 2 홀 효과 영역(12)의 제 2 순간 감지 접점(24)은 제 2 증폭기(63)의 네거티브 입력 단자에 접속되고, 제 4 홀 효과 영역(14)의 제 4 순간 감지 접점(28)은 제 2 증폭기(63)의 포지티브 입력 단자에 접속된다. 제 2 증폭기(63)는 또한 계기용 증폭기일 수 있다. 제 1 증폭기(61)의 출력 및 제 2 증폭기(63)의 출력은 전자 디바이스(100)의 출력 신호를 제공하는 감산 회로(68)에 접속되고, 출력 신호는 자기장 강도를 지시하고 있다.
제 1 증폭기(61)는 제 1 감지 신호[즉, 순간 제 1 감지 접점(23)에서 탭핑된 감지 신호] 및 제 3 감지 신호[즉, 순간 제 3 감지 접점(27)에서 탭핑된 감지 신호]에 기초하여 제 1 차동 신호를 제공하도록 구성된 제 1 차동 신호 증폭기로서 기능한다. 제 1 차동 신호는 -2B에 비례하고, 여기서 B는 z-방향에서의 자기장 강도이다. 제 2 증폭기(63)는 제 2 감지 신호 및 제 4 감지 신호에 기초하여 제 2 차동 신호를 제공하도록 구성된 제 2 차동 신호 증폭기로서 기능하고, 제 2 차동 신호는 +2B에 비례한다. 제 2 감지 신호는 제 2 순간 감지 접점(24)에서 탭핑되고, 제 4 감지 신호는 제 4 순간 감지 접점(28)에서 탭핑된다. 따라서, 감산 회로(68)에 의해 제공된 출력 신호는 +4B에 비례한다.
제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 3 홀 효과 영역(13)을 비교할 때, 순간 감지 접점(23, 27) 및 순간 공급 접점(21, 25)은 실질적으로 "경면 대칭"이라는 것을 알 수 있다. 더욱이, 2개의 순간 공급 접점(21, 25)은 모두 전압 공급부(81)의 포지티브 단자에 접속되어 제 1 및 제 3 홀 효과 영역(11, 13)의 실질적으로 대칭 구조에 기인하여 2개의 순간 감지 접점(23, 27)이 대략적으로 동일한 공통 모드 전위에 있게 된다. 이는 증폭기(61)의 네거티브 입력 단자와 포지티브 입력 단자 사이의 전위차가 주로 측정될 물리량, 예를 들어 z-방향에서의 자기장에 의해 영향을 받는다는 것을 의미한다. z-방향에서의 자기장은 제 1 홀 효과 영역(11)에서 전류가 최우측 접점(21)으로부터 중심 접점(32)으로 흐르고 반면에 제 3 홀 효과 영역(13)에서는 전류가 최좌측 접점(25)으로부터 중심 접점(36)으로 흐르기 때문에, 제 1 순간 감지 접점(23)과 제 2 순간 감지 접점(27) 사이의 전위차를 야기한다. 달리 말하면, 제 1 및 제 3 홀 효과 영역(11, 13) 내의 전류는 대향 방향들, 적어도 x-방향에서 흐른다.
제 2 순간 감지 접점(24) 및 제 4 순간 감지 접점(28)은 또한 실질적으로 동일한 공통 모드 전위에 있고, 제 2 홀 효과 영역(12) 및 제 4 홀 효과 영역(14) 내의 전류는 실질적으로 대향 방향들, 적어도 x-방향에서 흐른다.
달리 말하면, 도 9a에 도시된 개략 회로 다이어그램은 이하와 같이 요약될 수 있다. 제 3 홀 효과 영역(13)(즉, 제 2 디바이스의 좌측 터브)의 공급 접점이 전압 소스(81)의 포지티브 공급 전위에 접속되면, 양 디바이스(10-1, 10-2)의 좌측 터브(11, 13)의 감지 접점(23, 27)의 공통 모드 전위는 동일하다(또는 적어도 작은 불가피한 오정합의 견지에서 매우 유사함). 따라서, 이들 2개의 접점(23, 27)에서 탭핑된 신호의 차이인 차동 출력 신호가 프로세싱될 수 있다. 유사하게, 양 디바이스의 우측 터브(12, 14)의 감지 접점(24, 28)에서 탭핑된 출력 신호의 차이가 프로세싱될 수 있다. 따라서, 도 9a에 개략적으로 도시된 회로는 Bz-필드(=도면 지면에 수직인 자기장)를 검출하도록 구성된다.
도 9b는 도 9a에 도시된 실시예에 유사한 본 명세서에 개시된 교시 내용에 따른 전자 디바이스(100)의 다른 실시예를 도시한다. 제 1 증폭기(61)는 제 1 및 제 2 순간 감지 접점(23, 24)에 접속된다. 제 2 증폭기(63)는 제 3 및 제 4 순간 감지 접점(27, 28)에 접속된다.
제 1 순간 감지 접점(23) 및 제 4 순간 감지 접점(28)에서 전위는 +B에 비례한다. 제 2 순간 감지 접점(24) 및 제 3 순간 감지 접점(27)에서의 전위는 -B에 비례한다. 제 1 증폭기(61)의 네거티브 입력 단자는 제 1 순간 감지 접점(23)에 접속되고, 증폭기(61)의 포지티브 입력 단자는 제 3 순간 감지 접점(27)에 접속된다. 따라서, 증폭기(61)의 출력은 -2B에 비례한다. 제 2 증폭기(63)에 대해, 네거티브 입력 단자는 제 2 순간 감지 접점(24)에 접속되고 포지티브 입력 단자는 제 4 순간 감지 접점(28)에 접속된다. 따라서, 증폭기(63)의 출력은 +2B에 비례한다. 제 2 증폭기(63)의 출력으로부터 제 1 증폭기(61)의 출력을 감산한 후에, +4B에 비례하는 출력 신호는 감산 회로(68)의 출력에서 얻어진다.
도 9b에 도시된 구성에서, 증폭기(61, 63)는 통상적으로 증폭기 입력(들)에서 비교적 큰 차동 전압을 증폭하는 것이 가능한 증폭기이다. 예를 들어, 증폭기(61, 63)는 통상적으로 실질적으로 완벽한 선형 방식으로 대략 100 mV의 차동 전압을 증폭하는 것이 가능해야 한다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 실시예를 비교할 때, 도 9a에서 수행된 감산의 순서는 (P27-P23)-(P28-P24)이고, 여기서 Px는 도면 부호 x를 갖는 접점에서 전위를 나타낸다. 반대로, 도 9b에서 수행된 감산의 순서는 (P24-P23)-(P28-P27)이다. 괄호를 풀면, 양 식은 동일하고, P27-P23-P28+P24를 산출한다. 차이점은 도 9a에 따른 실시예에서 괄호 내의 항은 동일하고 제로 자기장에 대해 제로에 근접하고, 반면에 도 9b의 실시예에 대해 양 괄호 항은 제로 자기장에서 비교적 큰 비제로값, 예를 들어 0.3 V를 갖고 제 1 괄호 항 (P24-P23)으로부터 제 2 괄호 (P28-P27) 항을 감산할 때에만 상쇄된다는 것이다.
도 10은 전자 디바이스 내의, 특히 제 4 홀 효과 영역(11 내지 14) 내의 기계적 응력을 측정하도록 구성된 전자 디바이스(100)의 개략 회로 다이어그램을 도시한다. 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12)에서, 순간 감지 접점(23, 24)은 대응 홀 효과 영역(11, 12) 각각의 좌측 단부에 모두 위치된다는 것을 주목하라. 더욱이, 순간 공급 접점(21, 22)은 모두 홀 효과 영역(11, 12)의 대응 우측 단부에 위치된다. 제 3 홀 효과 영역(13) 및 제 4 홀 효과 영역(14)에 관련하여, 순간 공급 접점(25, 26)은 제 3 홀 효과 영역(12) 및 제 4 홀 효과 영역(14) 각각의 대응 좌측 단부에 위치된다. 순간 감지 접점(27, 28)은 모두 홀 효과 영역(13, 14) 각각의 대응 우측 단부에 위치된다. 증폭기(71)의 네거티브 입력 단자 및 포지티브 입력 단자는 순간 감지 접점(23, 27)에 접속된다. 제 2 홀 효과 영역(12) 및 제 4 홀 효과 영역(14)의 순간 감지 접점(24, 28)은 제 2 증폭기(73)에 접속된다. 제 1 증폭기(71) 및 제 2 증폭기(73)의 출력은 가산 회로(78)에 제공된다. 가산 회로(78)의 출력은 전자 디바이스(100) 내의 기계적 응력을 나타낸다. 가산 회로(78)의 출력에 대한 자기장의 영향은 제 1 증폭기(61)의 출력이 -2B에 비례하고 제 2 증폭기(63)의 출력이 +2B에 비례하기 때문에 실질적으로 상쇄된다.
도 9a, 도 9b 및 도 10에서, 디바이스의 순간 공급 접점에 접속된 전압 소스(81)가 도시된다. 전류 소스가 대신에 사용되면, 2개의 가능성이 존재한다. 단일 전류 소스는 전압 소스의 경우에 유사하게 양 포지티브 공급 접점에 그 포지티브 공급 단자와 접속될 수 있다. 그러나, 전류 공급부는 또한 2개의 부분으로 분할될 수도 있는데, 여기서 제 1 부분은 단지 제 1 디바이스[즉, 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12)]에만 공급하고, 제 2 부분은 단지 제 2 디바이스[즉, 제 3 홀 효과 영역(13) 및 제 4 홀 효과 영역(14)]에만 공급한다.
출력 신호는 제 1 동작 페이즈의 경우에 순간 감지 접점(23, 24, 27, 28)에서 탭핑된 전압일 수 있다. 그러나, 전류계(또는 무시할만한 입력 저항을 갖고 그 입력 단자를 통한 전류 흐름을 측정하는 전류계를 표현하는 전자 회로)를 경유하여 이들을 단락함으로써 2개의 접점 사이에 탭핑된 전류가 또한 가능하다. 대안적으로, 양 입력 단자에서의 전위가 동일하게 하기 위해 단지 정확한 양의 그 입력 단자 중 하나에서의 전류를 가산하는 피드백 회로가 구현될 수 있다.
따라서, 전자 디바이스는 제 1 순간 공급 접점과 제 2 순간 공급 접점에 접속 가능한 전류 소스를 포함할 수 있다. 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 포함하는 전자 디바이스는 포지티브 단자 및 네거티브 단자를 갖는 전류 소스를 포함할 수 있다. 전류 소스의 포지티브 단자는 제 1 순간 공급 접점 및 제 3 순간 공급 접점에 접속 가능할 수 있다. 전류 소스의 네거티브 단자는 제 2 순간 공급 접점 및 제 4 순간 공급 접점에 접속 가능할 수 있다. 대안 실시예에서, 전자 디바이스는 2개의 전류 소스를 포함할 수 있다. 제 1 전류 소스는 제 1 순간 공급 접점 및 제 2 순간 공급 접점에 접속 가능할 수 있다. 제 2 전류 소스는 제 3 순간 공급 접점 및 제 4 순간 공급 접점에 접속 가능할 수 있다.
전류계는 제 1 순간 감지 접점(23)과 제 3 순간 감지 접점(27) 사이에 접속 가능한 전류 감지 디바이스로서 간주될 수 있다. 전류 감지 디바이스에 의해 감지된 전류는 이어서 제 1 순간 감지 접점(23)과 제 3 순간 감지 접점(27) 사이의 신호를 표현할 수 있다. 전류의 값 또는 그 변동은 물리량 또는 그 변동의 크기를 나타낼 수 있다. 전류 감지 디바이스는 또한 도 9a, 도 9b 및 도 10의 증폭기(61, 63, 71, 73)와 유사한 방식으로 접속될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전류 감지 디바이스는 제 1 동작 페이즈 중에 제 1 순간 감지 접점(23)과 제 3 순간 감지 접점(27) 사이에 접속 가능할 수 있다. 제 2 전류 감지 디바이스는 제 1 동작 페이즈 중에 제 2 순간 감지 접점(24)과 제 4 순간 감지 접점(28) 사이에 접속 가능할 수 있다. 제 2 동작 페이즈 중에, 제 1 및 제 2 전류 감지 디바이스는 이전의 공급 접점(21, 25 및/또는 22, 26)에 접속 가능할 수 있다.
전술된 피드백 회로는 제 1 순간 감지 접점(23) 및 제 2 순간 감지 접점(24)에 접속 가능할 수 있다. 피드백 회로는 양 입력 단자에서의 전위가 동일하게 하기 위해(예를 들어, 연산 증폭기를 사용함으로써) 그 입력 단자들 중 하나에서 전기 전류를 가산하도록 구성될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 피드백 회로는 제 1 순간 감지 회로(23) 및 제 3 순간 감지 회로(27)에 접속 가능할 수 있다. 다른 피드백 회로가 제 2 순간 감지 회로(24) 및 제 4 순간 감지 회로(28)에 접속 가능할 수 있다.
도 11은 측정 사이클의 제 1 페이즈(상부) 및 제 2 페이즈(저부) 중에 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스의 2개의 개략 평면도를 도시한다. 전자 디바이스(100)는 4개의 홀 효과 영역(11, 12, 13, 14)을 포함한다. 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)은 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)에 속한다. 제 3 및 제 4 홀 효과 영역(13, 14)은 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)에 속한다. 대응 단면도가 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 11의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 도 11에 도시된 구성은 도 9a에 도시된 구성에 실질적으로 유사하다. 차이점으로서, 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)이 도 11의 구성에서 라인을 따라 배열되고, 반면에 도 9a에서 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)은 2×2 어레이로 배열된다. 도 11에는 전압 공급부(81), 제 2 증폭기(61) 및 제 2 증폭기(63)는 도시되어 있지 않다.
도 11에 도시된 전자 디바이스의 출력 신호는 제 1 기본 전자 디바이스(10-1) 내의[예를 들어, 제 1 동작 페이즈 중에 순간 감지 접점(23)에서] 제 1 전위 및 제 1 동작 페이즈 중에 제 2 기본 전자 디바이스(10-2) 내의[예를 들어, 순간 감지 접점(27)에서] 제 2 전위에 기초하여 결정된다. 더욱이, 제 2 홀 효과 영역(12)의 순간 감지 접점(24)에서의 전위 및 제 4 홀 효과 영역(14)의 순간 감지 접점(28)에서의 전위는 또한 제 1 동작 페이즈 중에 도 11에 도시된 전자 디바이스의 출력 신호에 기여할 수 있다.
도 11의 하부 부분에 도시된 제 2 동작 페이즈 중에, 전자 디바이스(100)의 출력 신호는 순간 감지 접점(21, 22, 25, 26)(제 1 동작 페이즈 중에 순간 공급 접점이었음)에서 전위에 기초한다. 제 1 차동 신호가 순간 감지 접점(21, 25) 사이에서 결정된다. 제 2 차동 신호가 순간 감지 접점(22, 26) 사이에서 결정된다. 도 11에 도시된 구성은 종방향 구성으로서 간주될 수 있다. 대안적으로, 접속부(42)를 접속부(44)에 접속하는 것이 또한 가능하다.
도 12는 라인으로 배열된, 즉 종방향 구성의 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 갖는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면은 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 12의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 도 12는 스피닝 전류 사이클 또는 측정 사이클의 제 1 클럭 페이즈 중의 구성을 도시한다. 구성은 축소된 형태로 이하와 같이 설명될 수 있다. 접속부(42) 또는 접속부(44)에 의해 서로 상호 접속된 양 홀 효과 영역은 단일축 상에 일렬로 정렬된다. 더욱이, 홀 효과 영역의 양 쌍[즉, 양 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)]은 또한 동일한 축 상에 일렬로 정렬된다. 홀 효과 영역(11, 12)을 포함하는 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)는 도 9a에 도시된 홀 효과 영역(11, 12)의 쌍에 실질적으로 동일하다. 2개의 차동 감지 신호, 특히 2개의 차동 전압이 측정될 수 있다. 제 1 차동 전압은 i) 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 1 홀 효과 영역(11)의 표면에 형성된 순간 감지 접점(23)과 ii) 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 3 홀 효과 영역(13)의 표면에 형성된 순간 감지 접점(27) 사이에 있다. 따라서, 차동 전압은 기본 전자 디바이스-전역(spanning) 방식으로 측정된다(이는 또한 도 9a에 도시된 구성에 대해서도 사실임). 제 2 차동 전압이 iii) 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 2 홀 효과 영역(12)의 표면에 형성된 순간 감지 접점(24)과 iv) 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 4 홀 효과 영역(14)의 표면에 형성된 순간 감지 접점(28) 사이에서 측정된다.
2개의 차동 전압(P23-P27 및 P24-P28)이 감산되는지 또는 가산되는지 여부에 따라, 도 12에 도시된 구성은 z-방향, 즉 전자 디바이스(100)의 종축에 수직인 도면 지면에서의 방향에서 자기장에 현저하게 응답하거나 응답하지 않는다. 감지 접점(23)에서, 전위는 z-방향에서 증가하는 자기장에 따라 감소하고, 반면에 감지 접점(27)에서의 전위는 증가한다. 감지 접점(24)에서, 전위는 증가하는 자기장에 따라 증가하고, 감지 접점(28)에서 전위는 감소한다. 2개의 차동 전압(P23-P27 및 P24-P28)이 감산될 때, 도 12에 도시된 구조체는 구조체가 형성되는 반도체 결정 내의 기계적 응력을 감지하는 것이 가능하다. 더욱이, 단지 홀 효과 영역의 쌍들 중 하나에서 전원의 극성을 역전함으로써, 전자 디바이스는 자기장 또는 기계적 응력을 측정하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 개시된 전자 디바이스는 따라서 또한 기계적 응력 센서를 포함한다. 자기장을 감지하기 위한 전자 디바이스와 관련하여 청구된 그리고/또는 설명된 특징은 통상적으로 또한 전원의 극성에 관한 전술된 조건이 충족되면 기계적 응력 센서에 적용 가능하다.
4개의 터브(11 내지 14)는 도 12에서와 같이 단일 라인으로 배열될 수 있고, 게다가 이들은 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 2×2 어레이로 또한 배열될 수 있다. 도 13 내지 도 15의 도면은 동작 페이즈 1 중에 이들의 구성에서 다양한 전자 디바이스의 평면도를 도시하고, 페이즈 2에서는 순간 감지 단자를 순간 공급 단자로 간단히 교환하기만 하면 된다. 도 13 내지 도 15에 도시된 모든 배열은 홀 신호에 대해 실질적으로 등가이고, 게다가 이들은 열-전기 및 압전 장애에 대해 상이하다. 도 13 내지 도 15에 도시된 이들 배열은 도 12의 구성으로부터 터브의 단지 병진 이동에 의해 생성된다 - 어떠한 회전 또는 경면 대칭 배치도 수행되어 있지 않다.
레이아웃 내에 홀 효과 영역 또는 터브(11, 12, 13, 14)를 배열하는 다수의 방식이 존재한다. 예를 들어, 이들은 단일 라인을 따라 또는 단일 칼럼을 따라 배열될 수 있다. 이들은 또한 인터디지테이팅된 방식으로, 인터리빙된 방식으로 또는 사각형으로 배열될 수 있고, 여기서 제 1 기본 디바이스(10-1)는 1 사분면 및 3 사분면(=부 대각선) 내의 홀 효과 영역을 포함하고, 제 2 기본 디바이스(10-2)는 주 대각선(2 사분면 및 4 사분면 내의 홀 효과 영역) 상에 위치된다.
제 2 터브에 대해 디바이스의 일 터브를 회전시키는 것이 심지어 가능하다. 다음에, 제 1 감지 접점은 자기장의 제 1 평면내 성분에 비례하는 신호를 제공하고, 제 2 감지 접점은 제 2 터브가 제 1 터브에 대해 회전되는 것과 동일한 양만큼 회전되는 자기장의 제 2 평면내 성분에 비례하는 신호를 제공한다.
더욱이, 제 1 디바이스의 양 터브는 제 1 방향에 평행하게 위치될 수 있고, 제 2 디바이스의 터브는 제 2 방향에 평행하게 위치될 수 있다. 이하에 설명되는 도 13 내지 도 15는 디바이스(100)의 몇몇 가능한 구성을 도시한다.
도 13은 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면은 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 13의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 도 13에 도시된 구성은 측방향 구성으로서 간주될 수 있다. 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)는 라인 상에 배열된 2개의 터브(11, 12)를 포함한다. 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)는 제 1 기본 전자 디바이스의 라인에 평행한 다른 라인 상에 배열된 2개의 다른 터브(13, 14)를 포함한다. 터브(11, 13)는 전술된 라인 및 다른 라인에 수직인 방향에서 서로 실질적으로 정렬된다. 마찬가지로, 터브(12, 14)는 라인 및 다른 라인에 수직인 방향에서 서로 실질적으로 정렬된다. 제 1 차동 전압은 정렬된 터브(11, 13), 특히 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 감지 접점(23)과 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 2 접점(27) 사이에서 탭핑된다. 제 2 차동 전압은 정렬된 터브(12, 14) 사이, 특히 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 감지 접점(24)과 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 2 접점(28) 사이에서 탭핑된다. 차동 전압은 기본 전자 디바이스-전역 방식으로 측정된다.
도 14는 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 갖는 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면은 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 14의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 도 14에 도시된 구성은 측방향 구성으로서 간주될 수 있다. 도 14에 도시된 실시예는 이하의 차이점을 갖고 도 13에 도시된 실시예와 유사하다. 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)에서, 공급 접점의 극성은 반전되고, 차동 전압은 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 1 터브(11)와 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 2 터브(14) 사이, 뿐만 아니라 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 2 터브(12)와 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 1 터브(13) 사이에서 대각선으로 탭핑된다. 차동 전압은 기본 전자 디바이스-전역 방식으로 측정된다.
도 15는 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 갖고 대각선 상호 접속 구조체를 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면은 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 15의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 도 15에 도시된 구성은 대각선으로 오프셋된 구성으로서 간주될 수 있다. 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)는 대각선 상호 접속 구조체를 형성하고, 상부 좌측 터브(11) 및 하부 우측 터브(12)를 포함한다. 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)는 다른 대각선 상호 접속 구조체를 형성하고, 상부 우측 터브(13) 및 하부 좌측 터브(14)를 포함한다. 차동 전압은 기본 전자 디바이스-전역 방식으로 측정된다. 제 2 홀 효과 영역(12)은 제 1 홀 효과 영역(11)에 대해 종방향으로 그리고 측방향으로 오프셋된다. 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)와 관련하여, 홀 효과 영역(14)은 홀 효과 영역(13)에 대해 종방향으로 그리고 측방향으로 오프셋된다.
단지 단일 쌍의 홀 효과 영역을 갖는 기본 전자 디바이스(10)에 따르면, 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)은 나란히 배치되거나 측방향으로 오프셋될 수 있다. 따라서, 제 1 홀 효과 영역의 제 1 단부 및 제 2 홀 효과 영역의 제 2 단부는 인접할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 통상적으로, 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)은 가늘고 길고, 종축을 갖는다. 제 1 및 제 2 홀 효과 영역(11, 12)의 나란한 배열에서, 제 2 홀 효과 영역(12)은 제 1 홀 효과 영역(11)의 종축에 수직이고 그 표면에 평행한 방향에서 제 1 홀 효과 영역(11)에 대해 실질적으로 병진 이동된다.
도 16은 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시한다. 2개의 차동 전압이 가산되는지 감산되는지 여부에 따라, 전자 디바이스(100)는 홀 효과 영역이 형성되는 반도체 결정 내의 기계적 응력에 응답하거나 자기장에 응답한다. 대응 단면이 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 16의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 전자 디바이스(100)는 사각형으로 배열된 집합적으로 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 갖는 2개의 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)를 포함한다. 이 실시예는 도 10에 도시된 실시예와 공통인 몇몇 특징을 갖는다. 전자 디바이스(100)가 기계적 응력 센서로서 기능하도록 구성될 때에도, 자기장은 홀 효과에 기인하여 순간 감지 접점에서 전위에 영향을 미칠 수 있다는 것을 주목하라. 그러나, 전위의 홀 효과 관련부는 출력 신호가 순간 감지 접점에서 전위에 기초하여 결정될 때 실질적으로 서로 상쇄된다. 따라서, 자기장은 상기 출력 신호에 영향을 미치지 않거나 또는 단지 무시할만큼만 영향을 미친다. 대신에, 출력 신호는 주로 반도체 결정 내의 기계적 응력의 함수이다. 이 방식으로, 기계적 응력 센서의 출력 신호 내의 홀 효과 및 자기장의 영향은 감소될 수 있다. 이 이유로, 수직 홀 효과에 응답하는 홀 효과 영역(11 내지 14)은 기계적 응력 센서의 출력 신호에 대한 자기장의 영향을 실질적으로 상쇄하는 효과를 갖는다. 유사한 방식으로, 전자 디바이스(100)가 자기장 센서로서 기능하도록 구성될 때, 즉 2개의 차동 전압이 서로로부터 감산될 때, 기계적 응력의 영향이 실질적으로 상쇄된다.
4개의 터브(11 내지 14)를 단일 칼럼으로 배열하는 것이 또한 가능하고 순차적인 순서(상부로부터 저부)의 다수의 조합이 또한 존재한다.
도 17은 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면은 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 17의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 도 17에 도시된 구성은 각형성된 구성으로서 간주될 수 있다. 2개의 홀 효과 영역(11, 12)은 동일한 라인 상에 배열되고 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)에 속한다. 2개의 홀 효과 영역(13, 14)은 다른 비평행 라인 상에 배열되고, 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)에 속한다. 특히, 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 홀 효과 영역(13, 14)은 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 홀 효과 영역(11, 12)에 대해 90도의 각도(다른 각도도 가능함)로 배열된다. 2개의 상이한 전압이 전자 디바이스-전역 방식으로 측정된다. 통상적으로, 출력 신호는 다이의 표면에 평행한 양 자기장 성분의 선형 조합이다. 이들 선형 조합의 계수는 양 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)가 이를 따라 배열되는 라인들 사이의 각도에 의존한다. 감지 접점(23, 27) 사이의 차동 전압은 (Bz-Bx)에 비례한다. 감지 접점(24, 28) 사이의 다른 차동 전압은 (Bx-Bz)에 비례한다. 따라서, 양 차동 전압의 합은 자기장으로부터 독립적이다. 차동 전압의 차이는 2*(Bx-Bz) 및 다라서 자기장 신호에 비례한다.
도 18은 도 17에 도시된 실시예와 유사한, 즉 각형성된 구성에서 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 갖는 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도(상면도)를 도시한다. 그러나, 도 18의 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 스피닝 전류 접점은 도 17에서와는 제 1 클럭 페이즈 중에 상이한 기능을 갖는다. 특히, 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 공급 접점은 스피닝 전류 방안의 제 1 동작 페이즈 중에, 각각의 홀 효과 영역(13, 14) 내의 최상부 접점이다. 제 1 차동 전압(U1)은 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 1 터브(11)의 순간 감지 접점과 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 1 터브(13)의 순간 감지 접점 사이에서 측정된다. 제 2 차동 전압(U2)은 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 2 터브(12)의 감지 접점과 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 2 터브(14)의 감지 접점 사이에서 측정된다. 제 1 차동 전압(U1)은 -Bx+Bz, 즉 x-방향 및 z-방향에서 자기장 성분의 제 1 선형 조합에 비례한다. 제 2 차동 전압(U2)은 Bx-Bz, 즉 x-방향 및 z-방향에서 자기장 성분의 제 2 선형 조합에 비례한다. U2는 실질적으로 U1의 역수와 동일한데, 즉 U2=-U1(오차가 무시될 때)이라는 것을 주목하라. 대응 단면은 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 18의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다.
도 19는 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시하고, 각각의 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)는 서로 90도의 각도(다른 각도도 가능함)로 배치된 2개의 홀 효과 영역을 포함한다. 따라서, 이 실시예는 각각의 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)의 2개의 터브가 레이아웃에서 예를 들어 90도만큼 서로에 대해 회전되어 있는 배열을 사용한다. 2개의 차동 전압(U1, U2)이 측정될 수 있다. 도 19에 도시된 경우에, 제 1 차동 전압(U1)은 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)에 속하는 터브(11)와 제 2 전자 디바이스(10-2)에 속하는 터브(13) 사이에서 측정된다. 제 2 차동 전압(U2)은 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)에 속하는 터브(12)와 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)에 속하는 터브(14) 사이에서 측정된다. 제 1 차동 전압(U1)은 항 2Bz에 비례한다. 제 2 차동 전압은 항 2Bx에 비례한다. 대응 단면이 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 19의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다.
제 2 기본 전자 디바이스(10-2)는 또한 소정 각도만큼 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)에 대해 전체로서 회전될 수 있고, 이어서 U2는 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)에 대해 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 정확한 각도 위치에 따라, 2Bx가 아니라 자기장 성분(Bx, Bz)의 소정의 선형 조합에 비례한다. 상이한 각도 위치에서 이와 같은 다수의 배열을 가지면, 시스템은 이들 시스템에 의해 전달된 신호의 적절한 선형 조합에 의해 Bx 및 Bz를 재구성할 수 있다. 모든 이들 배열에서, 이들을 칼럼 또는 라인으로 또는 심지어 인터디지털 배열로 배열하기 위해, 순수 병진 이동으로서 각각의 터브의 위치를 시프트하는 것이 가능하다. 이는 열-전기 전압에 기인하여 정합을 향상시키고 에러를 감소시킬 수 있다.
출력 신호는 전압 도메인(U1, U2와 같은, 도 18 및 도 19에 제공된 바와 같이)에 있을 수 있지만, 또한 감지 핀을 단락하고 단락 회로 전류(l1, l2)를 측정할 수 있는데, 이는 U1 = Ri1*l1, U2 = Ri2*l2,...에 따라 전압과 동일한 정보를 전달하고, 여기서 Ri1, Ri2는 각각의 전기 구성에서 디바이스의 내부 저항을 나타낸다. 디바이스의 전류-전압 특성(제로 자기장에서)이 선형이면, U1 및 l1은 서로 대응하고 전체 스피닝 전류 사이클에 걸쳐 동일한 잔류 오프셋을 제공한다. 또한, 디바이스의 전류-전압 특성이 비선형이면, 전류 도메인에서 신호의 잔류 오프셋은 통상적으로 전압 도메인에서보다 더 정확해야 한다.
도 20은 사각형으로 배열된 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 포함하는 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면이 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 20의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 제 1 및 제 2 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)의 배열과 관련하여, 도 20에 도시된 실시예는 우측 기본 전자 디바이스(10-1)가 좌측(제 1) 기본 전자 디바이스(10-2)의 종축의 연장부에 제공되기 때문에 종방향 구성을 갖는다. 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)는 서로에 대해 측방향으로 변위된 터브(11, 12)를 포함한다. 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)는 서로에 대해 또한 측방향으로 변위된 터브(13, 14)를 포함한다. 2개의 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)는 4개의 터브(11 내지 14)의 종방향을 따라 연장하는 라인 상에 배열되는데, 즉 2개의 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2) 구조체는 4개의 터브(11 내지 14)의 종방향으로 배열된다. 도 20의 실시예는 이하와 같이 간략하게 설명될 수 있다. 각각의 기본 전자 디바이스(10-2, 10-2)의 양 터브는 서로 평행하지만 상이한 라인 상에 있고, 양 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)는 서로의 옆에 있다. 도 20에 도시된 실시예의 더 상세한 설명은 전자 디바이스(100)가 서로로부터 격리된 제 1 홀 효과 영역(11), 제 2 홀 효과 영역(12), 제 3 홀 효과 영역(13) 및 제 4 홀 효과 영역(14)을 포함하는 것을 나타낸다. 각각의 홀 효과 영역(11 내지 14)은 각각의 홀 효과 영역(11 내지 14)의 표면 내에 또는 표면 상에 순간 공급 접점, 순간 감지 접점 및 상호 접속 접점을 포함한다. 제 2 홀 효과 영역(12)의 상호 접속 접점(33)은 제 1 홀 효과 영역(11)의 상호 접속 영역(32)에 접속된다. 유사한 방식으로, 제 4 홀 효과 영역(14)의 상호 접속 접점(37)은 제 3 홀 효과 영역(13)의 상호 접속 영역(36)에 접속된다. 제 1 차동 신호는 제 1 및 제 3 홀 효과 영역(11, 13) 각각의 감지 접점(23, 27) 사이에 탭핑되고, 제 2 차동 감지 신호는 제 2 및 제 4 홀 효과 영역(12, 14) 각각의 감지 접점(24, 28) 사이에 탭핑된다.
도 21은 칼럼으로 배열된 4개의 홀 효과 영역(11 내지 14)을 포함하는 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면이 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 21의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)는 홀 효과 영역(11, 12)을 포함한다. 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)는 홀 효과 영역(13, 14)을 포함한다. 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)는 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)에 대해 측방향으로 변위되어 배열된다. 2개의 차동 신호는 기본 전자 디바이스-전역 방식으로 탭핑된다. 제 1 차동 신호는 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)[도 21의 상부 기본 전자 디바이스(10-1)]의 제 1 터브(11)에서의 순간 감지 접점(23)과 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)(도 21의 하부 기본 전자 디바이스)의 제 1 터브(13)에서의 감지 접점(27) 사이에서 측정된다. 제 2 차동 신호는 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 2 터브(12)에서 감지 접점(24)과 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 2 터브의 감지 접점(28) 사이에서 측정된다.
도 22는 기본 전자 디바이스(10-1, 10-2)가 서로에 대해 인터리빙되거나 동심인 칼럼으로 배열된 4개의 홀 효과 영역을 포함하는 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(100)의 개략 평면도를 도시한다. 대응 단면이 도 3a에서와 유사한 방식으로 도 22의 개략 평면도로부터 즉시 유도될 수 있다. 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)는 터브(11, 12)를 포함하고, 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)는 터브(13, 14)를 포함한다. 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)는 내부의 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)를 둘러싸는 외부 디바이스이다. 제 1 차동 신호는 외부의 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 1 터브(11)에서의 순간 감지 접점(23)과 내부의 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 1 터브(13)에서의 감지 접점(27) 사이에서 측정된다. 제 2 차동 신호는 외부의 제 1 기본 전자 디바이스(10-1)의 제 2 터브(12)에서의 순간 감지 접점(24)과 내부의 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)의 제 2 터브에서의 감지 접점(28) 사이에서 측정된다.
도 23은 본 명세서에 개시된 교시 내용의 또 다른 가능한 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 평면도를 도시한다. 홀 효과 영역(11, 12)은 L-형상이고, 상호 접속 접점(32, 33)은 L-형상 제 1 홀 효과 영역(11) 및 제 2 홀 효과 영역(12) 각각의 코너에 위치된다. 상호 접속 접점(32)은 제 1 접점(21)과 제 3 접점(23)의 대칭 중심에 있다. 제 1 접점(21)과 상호 접속 접점(제 2 접점)(32) 사이의 거리는 제 2 접점(32)과 제 3 접점(23) 사이의 거리에 실질적으로 동일하다. 마찬가지로, 상호 접속 접점(33)은 제 1 접점(22)과 제 3 접점(24)의 대칭 중심에 있고, 제 1 접점(22)과 상호 접속 접점(제 2 접점)(33) 사이의 거리는 제 2 접점(33)과 제 3 접점(24) 사이의 거리에 실질적으로 동일하다.
도 24는 본 명세서에 개시된 교시 내용의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스(10)의 개략 평면도를 도시한다. 홀 효과 영역(11, 12)은 원호 형상이다. 접점(21, 32, 22 및 22, 33, 24)과 관련하여 도 23의 설명의 환경에서 상기에 수행된 설명을 참조한다. 원호 형상 홀 효과 영역(11, 12)은 45도, 60도, 90도, 120도와 같은 임의의 각도에 걸쳐 연장될 수 있다.
도 25는 물리량을 위한 감지 방법의 개략 흐름도를 도시한다. 단계 202에서, 전원이 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 1 순간 공급 접점과 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 공급 접점 사이에 접속된다. 제 1 홀 효과 영역 및 제 2 홀 효과 영역은 접속부에 의해 서로 접속되어 전원에 의해 제공된 전류가 제 1 순간 공급 접점, 제 1 홀 효과 영역의 적어도 일부, 접속부, 제 2 홀 효과 영역의 적어도 일부 및 제 2 순간 공급 접점을 경유하여 전원으로 재차 흐르게 된다.
감지 신호는 이어서 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 1 순간 감지 접점에서 그리고 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 감지 접점에서 감지된다(단계 204). 제 1 상호 접속 접점이 제 1 순간 공급 접점과 제 1 순간 감지 접점 사이의 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된다. 제 2 상호 접속 접점이 제 2 순간 공급 접점과 제 2 순간 감지 접점 사이의 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된다. 제 1 및 제 2 상호 접속 접점이 접속부에 의해 서로 접속된다.
단계 206에서, 제 1 순간 공급 접점 및 제 1 순간 감지 접점의 순간 기능은 스왑된다. 더욱이, 제 2 순간 공급 접점 및 제 2 순간 감지 접점의 순간 기능은 전원이 이전의 제 1 감지 접점과 이전의 제 2 감지 접점 사이에 접속되도록 스왑된다.
단계 208에서, 이전의 제 1 공급 접점 및 이전의 제 2 공급 접점에서의 감지 신호가 감지된다. 출력 신호가 이어서 제 1 순간 감지 접점, 제 2 순간 감지 접점, 이전의 제 1 공급 접점 및 이전의 제 2 공급 접점에서의 감지 신호에 기초하여 단계 210 중에 결정된다.
감지 방법은 전자 디바이스가 예를 들어 도 9a 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 제 1 기본 전자 디바이스(10-1) 및 제 2 기본 전자 디바이스(10-2)를 포함할 때 확장될 수도 있다. 제 1 홀 효과 영역 및 제 2 홀 효과 영역, 이들의 접점 및 접속부는 제 1 전자 디바이스(10-1)를 형성한다. 제 3 홀 효과 영역, 제 4 홀 효과 영역, 대응 접점 및 제 2 접속부는 제 1 전자 디바이스와 유사한 제 2 전자 디바이스로(10-2)를 형성한다. 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예에 따르면, 확장된 감지 방법은 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 공급 접점과 제 2 순간 공급 접점 사이에 전원 또는 다른 전원을 접속하는 단계를 더 포함할 수 있다. 감지 신호는 이어서 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점에서 감지될 수 있다. 그 후에, 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점 및 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 공급 접점의 기능은 전류가 제 2 전자 디바이스의 이전의 감지 접점을 경유하여 제공되도록 스왑된다. 방법은 이어서 제 2 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점에서 감지 신호를 감지하는 것을 계속한다. 출력 신호의 결정은 또한 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점에서 그리고 제 2 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점에서 감지 신호를 고려한다.
차동 신호는 제 1 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점 및 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점에서의 감지 신호들 사이의 차이로서 결정되는 것이 또한 가능하다. 제 2 차동 신호는 제 1 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점 및 제 2 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점에서의 감지 신호들 사이의 차이로서 결정될 수 있다. 마지막으로, 출력 신호는 제 1 차동 신호 및 제 2 차동 신호에 기초하여 결정될 수 있다.
감지 방법은 홀 효과를 사용하여 자기장을 감지하기 위한 자기 감지 방법일 수 있다.
대안적으로, 감지 방법은 기계적 응력 감지 방법일 수 있고, 여기서 제 1 및 제 2 홀 효과 영역 내의 전류 흐름의 방향은 출력 신호가 제 1 홀 효과 영역 및 제 2 홀 효과 영역의 순간 감지 접점에서 관찰된 감지 신호의 선형 조합에 의해 결정될 때, 제 1 홀 효과 영역 내에서 발생하는 홀 효과 및 제 2 홀 효과 영역 내에서 발생하는 홀 효과가 출력 신호에 대한 자기장의 영향을 실질적으로 상쇄하는 것을 담당하도록 선택된다. 자기장의 영향의 상쇄는 자기장이 다양한 홀 효과 영역 내에서 실질적으로 동일하면 특히 양호하게 작용한다.
도 26은 본 명세서에 개시된 교시 내용의 실시예에 따른 다른 감지 방법의 개략 흐름도를 도시한다. 단계 212에서, 전원은 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 1 순간 공급 접점과 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 공급 접점 사이에 접속된다. 제 1 홀 효과 영역 및 제 2 홀 효과 영역은 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 내부 접점 및 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 내부 접점에 의해 직렬로 접속된다.
단계 214에서, 감지 신호는 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 1 순간 감지 접점에서 그리고 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 감지 접점에서 획득된다. 제 1 순간 공급 접점 및 제 1 순간 감지 접점은 제 1 내부 접점의 2개의 측면 상에 배열되고, 제 2 순간 공급 접점 및 제 2 순간 감지 접점은 제 2 내부 접점의 2개의 측면 상에 배열된다.
제 1 순간 공급 접점 및 제 1 순간 감지 접점의 순간 기능은 단계 216 중에 스왑된다. 제 2 순간 공급 접점 및 제 2 순간 감지 접점의 순간 기능은 또한 단계 216 중에 스왑되어 전원이 이전의 제 1 감지 접점과 이전의 제 2 감지 접점 사이에 접속된다.
단계 218에서, 감지 신호는 이전의 제 1 공급 접점 및 이전의 제 2 공급 접점에서 획득된다. 출력 신호가 이어서 제 1 순간 감지 접점, 제 2 순간 감지 접점, 이전의 제 1 공급 접점 및 이전의 제 2 공급 접점에서 감지 신호에 기초하여 단계 220에서 결정된다.
몇몇 양태는 장치의 환경에서 설명되어 있지만, 이들 양태는 블록 또는 디바이스가 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응하는 대응 방법의 설명을 또한 표현한다는 것이 명백하다. 유사하게, 방법 단계의 환경에서 설명된 양태는 또한 대응 장치의 대응 블록 또는 아이템 또는 특징의 설명을 표현한다. 방법의 일부 또는 모두는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 사용하여) 실행될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계의 몇몇 하나 이상은 이러한 장치에 의해 실행될 수 있다.
전술된 실시예는 단지 본 발명의 원리를 위해 예시적이다. 본 명세서에 설명된 배열 및 상세의 수정 및 변형이 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이라는 것이 이해된다. 따라서, 본 명세서에 실시예의 설명 및 예시에 의해 제시된 특정 상세가 아니라 계류중인 특허청구범위의 범주에 의해서만 한정되는 것으로 의도된다.
10: 전자 디바이스 11: 제 1 홀 효과 영역
12: 제 2 홀 효과 영역 21: 순간 공급 접점
22: 순간 공급 접점 23: 순간 감지 접점
24: 순간 감지 접점 32, 33: 상호 접속 접점
41, 42: 접속부 51, 52: 접점

Claims (31)

  1. 전자 디바이스에 있어서,
    홀 효과 영역과,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열되고, 상기 홀 효과 영역을 위한 제 1 공급 접점(supply contact)으로서 적어도 일시적으로 기능하도록 구성된 제 1 접점과,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열되고, 상기 홀 효과 영역을 위한 제 2 공급 접점인 제 2 접점과,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열되고, 감지 접점으로서 적어도 일시적으로 기능하도록 구성된 제 3 접점을 포함하고,
    상기 제 1 접점 및 상기 제 3 접점은 상기 제 2 접점에 대해 서로 실질적으로 대칭 방식으로 배열되고, 상기 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받고, 상기 제 3 접점에서 탭핑된(tapped) 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 상기 감지 신호는 따라서 상기 물리량을 나타내는
    전자 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 접점 및 상기 제 3 접점은 제 1 순간 공급 접점(momentary supply contact) 및 제 1 순간 감지 접점(momentary sense contact)으로서 교대로 기능하도록 구성되는
    전자 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀 효과 영역은 제 1 홀 효과 영역이고,
    상기 제 1 접점 및 상기 제 3 접점은 상기 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 순간 공급 접점 및 제 1 순간 감지 접점으로서 교대로 기능하도록 구성된 제 1 쌍의 접점을 형성하고,
    상기 제 2 접점은 상기 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 상호 접속 접점(interconnection contact)이고,
    상기 전자 디바이스는
    제 2 홀 효과 영역과,
    상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 순간 공급 접점 및 제 2 순간 감지 접점으로서 교대로 기능하도록 구성된 제 2 쌍의 접점과,
    상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 상호 접속 접점과,
    상기 제 1 쌍의 접점의 제 1 순간 공급 접점을 경유하여 전자 디바이스에 공급되고 상기 제 2 쌍의 접점의 제 2 순간 공급 접점을 경유하여 전자 디바이스에서 진출하는 전류가 상기 제 1 홀 효과 영역으로부터 상기 제 2 홀 효과 영역으로 접속부를 경유하여 전도되도록 상기 제 1 상호 접속 접점과 상기 제 2 상호 접속 접점을 접속하도록 구성된 접속부(a connection)를 더 포함하고,
    상기 제 1 순간 감지 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점 중 적어도 하나에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 상기 감지 신호는 따라서 상기 물리량을 나타내는
    전자 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 상호 접속 접점은 제 1 쌍의 접점 사이에 배열되고, 상기 제 2 상호 접속 접점은 제 2 쌍의 접점 사이에 배열되는
    전자 디바이스.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 상호 접속 접점은 제 1 순간 공급 접점과 제 1 순간 감지 접점 사이에 배열되어 상기 제 1 순간 공급 접점과 상기 제 1 상호 접속 접점 사이의 간격이 상기 제 1 상호 접속 접점과 상기 제 1 순간 감지 접점 사이의 간격에 실질적으로 동일하게 되고,
    상기 제 2 상호 접속 접점은 제 2 순간 공급 접점과 순간 감지 접점 사이에 배열되어 상기 제 2 순간 공급 접점과 상기 제 2 상호 접속 접점 사이의 간격이 상기 제 2 상호 접속 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점 사이의 간격에 실질적으로 동일하게 되는
    전자 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 쌍의 접점 및 상기 제 1 상호 접속 접점은 상기 제 1 홀 효과 영역의 표면 내의 또는 표면 상의 라인을 따라 실질적으로 배열되고,
    상기 제 2 쌍의 접점 및 상기 제 2 상호 접속 접점은 상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내의 또는 표면 상의 라인을 따라 실질적으로 배열되는
    전자 디바이스.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 쌍의 접점 및 상기 제 2 쌍의 접점 중 적어도 하나는 적어도 2개의 클럭 페이즈를 갖는 스피닝 전류 스킴(a spinning current scheme)에서 이용을 위해 구성되고, 제 1 클럭 페이즈의 모든 감지 접점은 제 2 클럭 페이즈의 공급 접점으로서 사용되고, 제 1 클럭 페이즈의 모든 공급 접점은 제 2 클럭 페이즈의 감지 접점으로서 사용되고, 양 클럭 페이즈의 감지 신호는 상기 물리량을 나타내는 총 신호를 제공하도록 조합되는
    전자 디바이스.
  8. 제 3 항에 있어서,
    제 3 홀 효과 영역과,
    상기 제 3 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 3 순간 공급 접점 및 제 3 순간 감지 접점으로서 교대로 기능하도록 구성된 제 3 쌍의 접점과,
    상기 제 3 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 3 상호 접속 접점과,
    제 4 홀 효과 영역과,
    상기 제 4 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 4 순간 공급 접점 및 제 4 순간 감지 접점으로서 교대로 기능하도록 구성된 제 4 쌍의 접점과,
    상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 4 상호 접속 접점과,
    상기 제 3 순간 공급 접점을 경유하여 전자 디바이스에 공급되고 상기 제 4 순간 접점을 경유하여 전자 디바이스에서 진출하는 추가 전류가 제 3 홀 효과 영역으로부터 제 4 홀 효과 영역으로 다른 접속부를 경유하여 전도되도록 상기 제 3 상호 접속 접점과 상기 제 4 상호 접속 접점을 접속하도록 구성된 추가 접속부를 더 포함하는
    전자 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 1 감지 신호 및 제 3 감지 신호에 기초하여 제 1 신호를 제공하도록 구성된 제 1 신호 추출 회로 - 상기 제 1 감지 신호는 제 1 순간 감지 접점에서 탭핑되고 제 3 감지 신호는 제 3 순간 감지 접점에서 탭핑됨 - 와,
    제 2 감지 신호 및 제 4 감지 신호에 기초하여 제 2 신호를 제공하도록 구성된 제 2 신호 추출 회로 - 상기 제 2 감지 신호는 제 2 순간 접점에서 탭핑되고 제 4 감지 신호는 제 4 순간 감지 접점에서 탭핑됨 - 를 더 포함하는
    전자 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 상호 접속 접점은 상기 제 1 순간 공급 접점과 상기 제 1 순간 감지 접점 사이에 위치되고,
    상기 제 3 상호 접속 접점은 상기 제 3 순간 공급 접점과 상기 제 3 순간 감지 접점 사이에 위치되고, 상기 제 3 순간 공급 접점 및 상기 제 3 순간 감지 접점은, 제 1 상호 접속 접점에 대한 제 1 순간 공급 접점과 제 1 순간 감지 접점의 배열에 비교하여 제 3 상호 접속 접점에 대해 경면 대칭 방식(a mirrored manner)으로 배열되고,
    상기 제 2 상호 접속 접점은 상기 제 2 순간 공급 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점 사이에 위치되고,
    상기 제 4 상호 접속 접점은 상기 제 4 순간 공급 접점과 상기 제 4 순간 감지 접점 사이에 위치되고, 상기 제 4 순간 공급 접점 및 상기 제 4 순간 감지 접점은, 상기 제 2 상호 접속 접점에 대한 상기 제 2 순간 공급 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점의 배열에 비교하여 상기 제 4 상호 접속 접점에 대해 경면 대칭 방식으로 배열되는
    전자 디바이스.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 상호 접속 접점은 상기 제 1 순간 공급 접점과 상기 제 1 순간 감지 접점 사이에 위치되고,
    상기 제 3 상호 접속 접점은, 상기 제 1 상호 접속 접점에 대한 제 1 순간 공급 접점과 제 1 순간 감지 접점의 배열과 실질적으로 유사한 배열로 상기 제 3 순간 공급 접점과 제 3 순간 감지 접점 사이에 위치되고,
    상기 제 2 상호 접속 접점은 상기 제 2 순간 공급 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점 사이에 위치되고,
    상기 제 4 상호 접속 접점은, 상기 제 2 상호 접속 접점에 대한 제 2 순간 공급 접점과 제 2 순간 감지 접점의 배열과 실질적으로 유사한 배열로 상기 제 4 순간 공급 접점과 상기 제 4 순간 감지 접점 사이에 위치되는
    전자 디바이스.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 순간 감지 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점 중 하나 또는 모두에 접속 가능한 전류 감지 디바이스를 더 포함하고, 상기 전류 감지 디바이스에 의해 감지된 전류는 상기 제 1 순간 감지 접점과 제 2 순간 감지 접점 사이의 신호를 표현하고, 상기 제 1 순간 감지 접점과 제 2 순간 감지 접점 사이의 신호의 변동(a variation)은 상기 물리량의 변동의 크기를 나타내는
    전자 디바이스.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 순간 감지 접점과 상기 제 3 순간 감지 접점에 선택적으로 접속된 피드백 회로를 더 포함하고, 상기 피드백 회로는 양 입력 단자에서의 전위를 실질적으로 동일하게 하기 위해 상기 입력 단자들 중 하나에서 전류를 가산하도록 구성되는
    전자 디바이스.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역은 서로 비제로 각도(a non-zero angle)로 배치되는
    전자 디바이스.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 효과 영역, 상기 제 2 홀 효과 영역, 상기 제 3 홀 효과 영역 및 상기 제 4 홀 효과 영역은 단일 라인을 따라, 단일 칼럼을 따라, 인터디지테이팅된 방식(an interdigitated manner)으로 또는 인터리빙된 방식(an interleaved manner)으로 배열되는
    전자 디바이스.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 효과 영역, 상기 제 2 홀 효과 영역, 상기 제 3 홀 효과 영역 및 상기 제 4 홀 효과 영역은 사각형으로 배열되고, 상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역은 1사분면 및 3사분면에 각각 배열되고, 상기 제 3 홀 효과 영역 및 상기 제 4 홀 효과 영역은 2사분면 및 4사분면에 각각 위치되는
    전자 디바이스.
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역은 제 1 방향을 따라 배열되고, 상기 제 3 홀 효과 영역 및 상기 제 4 홀 효과 영역은 제 1 방향과 비제로 각도를 형성하는 제 2 방향을 따라 배열되는
    전자 디바이스.
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 쌍의 접점의 순간 감지 접점 및 상기 제 3 쌍의 접점의 순간 감지 접점에 접속되도록 구성되고 상기 제 1 순간 감지 접점 및 상기 제 3 순간 감지 접점에 제공된 양 감지 신호에 기초하여 차동 감지 신호를 프로세싱하도록 더 구성된 감지 신호 평가기(a sense signal evaluator)를 더 포함하는
    전자 디바이스.

  19. 제 3 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는, 상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역의 표면에 평행하고 상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역 중 적어도 하나 내의 전류의 전류 흐름 방향에 실질적으로 수직인 자기장을 감지하는 홀 효과 디바이스인
    전자 디바이스.
  20. 제 3 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스는 기계적 응력 센서(a mechanical stress sensor)이고, 상기 제 1 쌍의 접점 및 제 2 쌍의 접점의 순간 감지 접점은, 상기 제 1 순간 감지 접점을 지나가는 제 1 홀 효과 영역 내의 전류가 상기 제 2 순간 감지 접점을 지나가는 제 2 홀 효과 영역 내의 전류와 실질적으로 동일한 방향을 갖는 방식으로 제 1 쌍의 접점 및 제 2 쌍의 접점의 순간 공급 접점에 대해 배열되어, 이에 의해 기계적 응력 센서가 제 1 홀 효과 영역 및 제 2 홀 효과 영역 중 적어도 하나 내의 기계적 응력을 감지하는
    전자 디바이스.

  21. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역의 접점에 대해, 상기 제 1 홀 효과 영역은 단지 제 1 쌍의 접점 및 제 1 상호 접속 접점을 포함하고, 상기 제 2 홀 효과 영역은 단지 제 2 쌍의 접점 및 제 2 상호 접속 접점을 포함하는
    전자 디바이스.
  22. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 상호 접속 접점은 제 2 그룹의 제 2 상호 접속 접점에 접속되어 제 1 홀 효과 영역 및 제 2 홀 효과 영역이 제 1 순간 공급 접점 및 제 2 순간 공급 접점에 대해 직렬로 접속되게 되는
    전자 디바이스.
  23. 전자 디바이스에 있어서,
    홀 효과 영역과,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열되고 공급 접점으로서 적어도 일시적으로 기능하도록 구성된 제 1 접점과,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열되고 다른 공급 접점으로서 기능하도록 구성된 제 2 접점과,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열되고 감지 접점으로서 적어도 일시적으로 기능하도록 구성되고, 상기 제 1 접점으로부터 제 1 거리에 있고 상기 제 2 접점으로부터 제 2 거리에 있는 제 3 접점을 포함하고,
    상기 제 1 접점과 상기 제 2 접점 사이의 거리는 상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리의 최대값보다 작고,
    상기 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받고, 상기 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 상기 감지 신호는 따라서 상기 물리량을 나타내는
    전자 디바이스.
  24. 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 접점을 경유하여 홀 효과 영역에 전류를 공급하고 상기 홀 효과 영역으로부터 상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 접점을 경유하여 상기 전류를 회수(withdrawing)하는 단계와,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 3 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계 - 상기 제 1 접점 및 상기 제 3 접점은 상기 제 2 접점에 대해 서로 실질적으로 대칭 방식으로 배열되고, 상기 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받고, 상기 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 상기 감지 신호는 따라서 상기 물리량을 나타냄 - 와,
    상기 제 3 접점을 경유하여 상기 홀 효과 영역에 상기 전류 또는 추가 전류를 공급하고 상기 제 2 접점을 경유하여 상기 전류 또는 상기 추가 전류를 회수하고 또는 상기 제 2 접점을 경유하여 상기 홀 효과 영역에 상기 전류 또는 상기 추가 전류를 공급하고 상기 제 3 접점을 경유하여 상기 전류 또는 상기 추가 전류를 회수하는 단계와,
    상기 제 1 접점에서 추가 감지 신호를 감지하는 단계와,
    상기 감지 신호 및 상기 추가 감지 신호에 기초하여 출력 신호를 결정하는 단계를 포함하는
    감지 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 홀 효과 영역은 제 1 홀 효과 영역이고,
    상기 제 2 접점은 접속부를 경유하여 제 2 홀 효과 영역의 제 2 접점에 접속되고,
    상기 방법은
    상기 감지 방법의 제 1 동작 페이즈 중에 제 1 순간 공급 접점으로서 기능하는 상기 제 1 홀 효과 영역의 제 1 접점과 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 공급 접점 사이에 전원을 접속하여, 상기 전원에 의해 제공된 전류가 상기 제 1 순간 공급 접점, 상기 제 1 홀 효과 영역의 적어도 일부, 상기 접속부, 상기 제 2 홀 효과 영역의 적어도 일부 및 상기 제 2 순간 공급 접점을 경유하여 흐르게 하는 단계와,
    상기 제 1 동작 페이즈 중에 형성된 제 1 순간 감지 접점으로서 기능하는 상기 제 1 홀 효과 영역의 상기 제 3 접점에서 그리고 상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 감지 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계 - 상기 제 2 접점은 제 1 상호 접속 접점으로서 기능하고 상기 제 1 순간 공급 접점과 상기 제 1 순간 감지 접점 사이의 상기 제 1 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성되고, 상기 제 2 상호 접속 접점은 상기 제 2 순간 공급 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점 사이의 상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성되고, 상기 제 1 상호 접속 접점 및 상기 제 2 상호 접속 접점은 상기 접속부에 의해 서로 접속됨 - 와,
    상기 제 1 순간 공급 접점과 상기 제 1 순간 감지 접점의 순간 기능을 스왑(swapping)하고 상기 제 2 순간 공급 접점과 상기 제 2 순간 감지 접점의 순간 기능을 스왑하여 상기 전원이 이전의 제 1 감지 접점과 이전의 제 2 감지 접점 사이에 접속되게 하는 단계와,
    이전의 제 1 공급 접점과 이전의 제 2 공급 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계와,
    상기 제 1 순간 감지 접점, 상기 제 2 순간 감지 접점, 상기 이전의 제 1 공급 접점 및 상기 이전의 제 2 공급 접점에서의 감지 신호에 기초하여 출력 신호를 결정하는 단계를 더 포함하는
    감지 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역, 이들의 대응 접점 및 상기 접속부는 제 1 전자 디바이스를 형성하고, 상기 제 3 홀 효과 영역, 제 4 홀 효과 영역, 대응 접점 및 제 2 접속부는 상기 제 1 전자 디바이스에 유사한 제 2 전자 디바이스를 형성하고, 상기 감지 방법은
    상기 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 공급 접점과 제 2 순간 공급 접점 사이에 상기 전원 또는 다른 전원을 접속하는 단계와,
    상기 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계와,
    상기 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점 및 상기 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 공급 접점의 기능을 스왑하여 상기 전류가 제 2 전자 디바이스의 이전의 감지 접점을 경유하여 제공되게 하는 단계와,
    상기 제 2 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계를 더 포함하고,
    상기 출력 신호를 결정하는 단계는 상기 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점에서 그리고 상기 제 2 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점에서 감지 신호를 더 고려하는
    감지 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 출력 신호를 결정하는 단계는
    상기 제 1 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점 및 상기 제 2 전자 디바이스의 제 1 순간 감지 접점에서의 감지 신호들 사이의 차이로서 차동 신호를 결정하는 단계와,
    상기 제 1 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점 및 상기 제 2 전자 디바이스의 이전의 제 1 공급 접점에서의 감지 신호들 사이의 차이로서 제 2 차동 신호를 결정하는 단계와,
    상기 제 1 차동 신호 및 상기 제 2 차동 신호에 기초하여 출력 신호를 결정하는 단계를 포함하는
    감지 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 감지 방법은 홀 효과를 사용하여 자기장을 감지하기 위한 자기장 감지 방법인
    감지 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 감지 방법은 기계적 응력 감지 방법이고, 상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역 내의 전류 흐름의 방향은, 상기 출력 신호가 상기 제 1 홀 효과 영역 및 상기 제 2 홀 효과 영역의 순간 감지 접점에서 관찰된 감지 신호의 선형 조합에 의해 결정될 때, 상기 제 1 홀 효과 영역에서 발생하는 홀 효과 및 상기 제 2 홀 효과 영역에서 발생하는 홀 효과가 상기 출력 신호에 대한 자기장의 영향을 실질적으로 상쇄하는 것을 담당하도록 선택되는
    감지 방법.
  30. 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 1 접점을 경유하여 홀 효과 영역에 전류를 공급하고 상기 홀 효과 영역으로부터 상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 배열된 제 2 접점을 경유하여 상기 전류를 회수하는 단계와,
    상기 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 3 접점에서 감지 신호를 감지하는 단계 - 상기 제 3 접점은 상기 제 1 접점으로부터 제 1 거리에 있고 상기 제 2 접점으로부터 제 2 거리에 있고,
    상기 제 1 접점과 상기 제 2 접점 사이의 거리는 상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리의 최대값보다 작고, 상기 홀 효과 영역 내의 전류 분포는 측정될 물리량에 의해 영향을 받고, 상기 제 3 접점에서 탭핑된 감지 신호는 전류 분포의 함수이고, 상기 감지 신호는 따라서 상기 물리량을 나타냄 - 와,
    상기 제 3 접점을 경유하여 상기 홀 효과 영역에 상기 전류 또는 추가 전류를 공급하고 상기 제 2 접점을 경유하여 상기 전류 또는 상기 추가 전류를 회수하고 또는 상기 제 2 접점을 경유하여 상기 홀 효과 영역에 상기 전류 또는 상기 추가 전류를 공급하고 상기 제 3 접점을 경유하여 상기 전류 또는 상기 추가 전류를 회수하는 단계와,
    상기 제 1 접점에서 추가 감지 신호를 감지하는 단계와,
    상기 감지 신호 및 상기 추가 감지 신호에 기초하여 출력 신호를 결정하는 단계를 포함하는
    감지 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 홀 효과 영역은 제 1 홀 효과 영역이고, 상기 제 2 접점은 접속부를 경유하여 제 2 홀 효과 영역의 제 2 접점에 접속되고,
    상기 방법은
    상기 감지 방법의 제 1 동작 페이즈 중에 제 1 순간 공급 접점으로서 기능하는 상기 제 1 홀 효과 영역의 제 1 접점과 상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 공급 접점 사이에 전원을 접속하는 단계와,
    상기 제 1 동작 페이즈 중에 제 1 순간 감지 접점으로서 기능하는 상기 제 1 홀 효과 영역의 제 3 접점에서의 그리고 상기 제 2 홀 효과 영역의 표면 내에 또는 표면 상에 형성된 제 2 순간 감지 접점에서의 감지 신호들을 감지하는 단계와,
    상기 제 1 순간 공급 접점 및 상기 제 1 순간 감지 접점의 순간 기능을 스왑하고 상기 제 2 순간 공급 접점 및 상기 제 2 순간 감지 접점의 순간 기능을 스왑하여 전원이 이전의 제 1 감지 접점과 이전의 제 2 감지 접점 사이에 접속되게 하는 단계와,
    이전의 제 1 공급 접점 및 이전의 제 2 공급 접점에서 감지 신호들을 감지하는 단계와,
    상기 제 1 순간 감지 접점, 상기 제 2 순간 감지 접점, 상기 이전의 제 1 공급 접점 및 상기 이전의 제 2 공급 접점에서의 감지 신호들에 기초하여 출력 신호를 결정하는 단계를 더 포함하는
    감지 방법.
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