NO173676B

NO173676B - INTEGRATABLE HALL ELEMENT

Info

Publication number: NO173676B
Application number: NO86864350A
Authority: NO
Inventors: Radivoje Popovic
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1993-10-04
Also published as: NO173676C; NO864350D0; NO864350L

Description

Oppfinnelsen angår en innretning med et hallelement som er integrerbart i en integrert krets i henhold til innledningen av krav 1. The invention relates to a device with a hall element that can be integrated into an integrated circuit according to the preamble of claim 1.

Slike innretninger blir f.eks. anvendt i effektmålere eller elektrisitetsmålere til måling av en elektrisk strøm iN eller til dannelse av et spennings/strømprodukt uN«iN, hvor uN betegner nettspenningen i et elektrisk forsyningsnett og iN den elektriske energi av en av en bruker forbrukt elektrisk strøm. Da strømmen iN er proporsjonal med et av den dannet magnetfelt HN, måler hallelementet indirekte strømmen iN når det bestemmer magnetfeltet HN. Da utgangsspenningen VH fra hallelementet er proporsjonal med produktet i*HN, idet i betegner matestrømmen for hallelementet, danner hallelementet også spennings/strøm-produktet uN«iN, når matestrømmen i i hallelementet ved hjelp av en motstand velges proporsjonal med nettspenningen uN. I dette tilfelle må hallelementet arbeide som en firekvadrant-multiplikator, da uN og iN respektive i og HNer sinusformige, og således har både positive og negative verdier. Such devices are e.g. used in power meters or electricity meters to measure an electric current iN or to form a voltage/current product uN«iN, where uN denotes the mains voltage in an electrical supply network and iN the electrical energy of an electrical current consumed by a user. As the current iN is proportional to one of the magnetic fields HN formed by it, the Hall element indirectly measures the current iN when it determines the magnetic field HN. Since the output voltage VH from the Hall element is proportional to the product i*HN, with i denoting the supply current for the Hall element, the Hall element also forms the voltage/current product uN«iN, when the supply current i in the Hall element is selected proportional to the mains voltage uN by means of a resistor. In this case, the Hall element must work as a four-quadrant multiplier, as uN and iN respectively i and HN are sinusoidal, and thus have both positive and negative values.

Et integrerbart, vertikalt hal l.slement i henhold til innledningen av krav 1 er kjent fra skriftet "The vertical hall-effect device", R.S. Popovic, IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-5, nr. 9, september 1984, sidene 357-358. Vertikale, integrerbare hallelementer er hallelementer som måler magnet-felter HNsom virker parallelt til overflaten av det integrerte hallelement. An integrable vertical hall effect device according to the preamble of claim 1 is known from the publication "The vertical hall-effect device", R.S. Popovic, IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-5, No. 9, September 1984, pages 357-358. Vertical, integrable hall elements are hall elements that measure magnetic fields HN which act parallel to the surface of the integrated hall element.

Et integrerbart horisontalt hallelement i henhold til innledningen av krav 1 er kjent fra US-PS 4253107. Horisontale, integrerbare hallelementer er hallelementer som måler magnet-felter HNsom virker loddrett til overflaten av det integrerte hallelement. An integrable horizontal Hall element according to the preamble of claim 1 is known from US-PS 4253107. Horizontal, integrable Hall elements are Hall elements that measure magnetic fields HN which act perpendicular to the surface of the integrated Hall element.

Angående stabiliteten og spesielt angående langtidsstabiliteten av hallelementer er bare lite og kun prinsippielle forhold kjent, hvilket f.eks. fremgår av skriftet "Hall effect probes and their use in a fully automated magnetic measuring system", M.W. Poole and R.P. Walker, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-17, nr. 5, september 1981, side 2132. Regarding the stability and especially regarding the long-term stability of hall elements, only little and only principled matters are known, which e.g. appears from the document "Hall effect probes and their use in a fully automated magnetic measuring system", M.W. Poole and R.P. Walker, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. MAG-17, No. 5, September 1981, page 2132.

Fra EP 0 162 165 A er det kjent et av N-materiale fremstilt hallelement som på overflaten er dekket av et halvledersjikt av P-materiale for å danne stabile "offset"-spenninger. From EP 0 162 165 A, a Hall element made of N material is known which is covered on the surface by a semiconductor layer of P material to form stable "offset" voltages.

Fra US-PS 4 578 692 er det kjent et hallelement som er dekket med et isolerende passiveringssjikt og for isolasjonsformål omgitt av minst et ringformet halvlederområde, fortrinnsvis imidlertid av to konsentrisk ringformede halvlederområder. From US-PS 4 578 692, a hall element is known which is covered with an insulating passivation layer and for insulation purposes is surrounded by at least one ring-shaped semiconductor region, preferably, however, by two concentric ring-shaped semiconductor regions.

Fra US-PS 4 516 144 er det kjent et hallelement som er forsynt med et middel til generering av en buntet, sentral stråle av elektriske bærerpartikler, idet hallelementet selv er utsatt for et ved hjelp av en magnet generert magnetfelt. From US-PS 4 516 144, a Hall element is known which is provided with a means for generating a bundled, central beam of electric carrier particles, the Hall element itself being exposed to a magnetic field generated by means of a magnet.

Hensikten med oppfinnelsen er å gjøre integrerbare hallelementer langtidsstabile med bruk av en teknologi som muliggjør fremstilling av samtidig integrerbare hallelementer og integrerbare transistorer. The purpose of the invention is to make integrable Hall elements long-term stable with the use of a technology which enables the manufacture of simultaneously integrable Hall elements and integrable transistors.

Den angitte hensikt løses i henhold til oppfinnelsen ved de i karakteristikken av krav 1 angitte trekk. The stated purpose is solved according to the invention by the features stated in the characteristic of claim 1.

Ytterligere hensikter som løses ved trekkene i underkravene, er å gjøre integrerbare hallelementer temperaturstabile og deres karakteristikk VH = f(B) ved konstant, gitt matestrøm "i" lineær. Derved betegner VH utgangsspenningen av hallelementet og B = jxHninduksjonen av det magnetfelt Hjj som skal måles. Further purposes which are solved by the features in the subclaims are to make integrable hall elements temperature stable and their characteristic VH = f(B) at constant, given feed current "i" linear. Thereby, VH denotes the output voltage of the Hall element and B = jxH the induction of the magnetic field Hjj to be measured.

Utførelseseksempler på oppfinnelsen er vist på tegningen og blir nærmere beskrevet i det etterfølgende. Fig.1viser et grunnriss av et integrerbart, stabilt, vertikalt hallelement i CMOS-teknologi. Fig. 2 viser et til fig. 1 hørende vertikalt snitt av det der viste hallelement. Fig. 3 viser et grunnriss av et integrerbart, stabilt vertikalt hallelement i modifisert CMOS-teknologi. Fig. 4 viser et til fig. 3 og 5 hørende vertikalt snitt hver av de der viste hallelementer. Fig. 5 viser et horisontalt snitt av et integrerbart, stabilt vertikalt hallelement med sandwich-konstruksjon i modifisert CMOS-teknologi. Fig. 6 viser et grunnriss av en første variant av et integrerbart, stabilt, vertikalt hallelement i modifisert bipolar MOS-teknologi. Fig. 7 viser et til fig. 6 hørende vertikalt snitt av det der viste hallelement. Fig. 8 viser en annen variant av et integrerbart, stabilt, vertikalt hallelement i modifisert bipolar MOS-teknologi. Fig. 9 viser et til fig. 8 hørende vertikalt snitt av det der viste hallelement. Fig. 10 viser et grunnriss av en bipolar transistor i modifisert bipolar MOS-teknologi. Fig. 11 viser et til fig. 10 hørende vertikalt snitt av den der viste bipolare transistor. Fig. 12 viser et grunnriss av et integrerbart, stabilt, horisontalt hallelement i bipolar MOS-teknologi. Fig. 13 viser et til fig. 12 hørende vertikalt snitt av det der viste hallelement. Fig. 14 viser et grunnriss av et integrerbart, stabilt hallelement i modifisert bipolar MOS-teknologi. Fig. 15 viser et til fig. 14 hørende vertikalt snitt av det der viste hallelement. Fig. 16 viser et forbindelseskretsdiagram av et integrerbart vertikalt hallelement med fem forbindelser. Fig. 17 viser et blokkdiagram av en innretning med et hallelement . Fig. 18 viser en karakteristikk VH = f(B) for utgangsspenningen VH fra et hallelement som funksjon av en målt induksjon B ved gitt matestrøm i. Fig. 19 viser karakteristikker for likeparede ikke-lineariteter Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. Fig.1 shows a ground plan of an integrable, stable, vertical hall element in CMOS technology. Fig. 2 shows a to fig. 1 accompanying vertical section of the hall element shown there. Fig. 3 shows a ground plan of an integrable, stable vertical hall element in modified CMOS technology. Fig. 4 shows a further fig. 3 and 5 are vertical sections of each of the hall elements shown there. Fig. 5 shows a horizontal section of an integrable, stable vertical hall element with sandwich construction in modified CMOS technology. Fig. 6 shows a ground plan of a first variant of an integrable, stable, vertical hall element in modified bipolar MOS technology. Fig. 7 shows a to fig. 6 corresponding vertical section of the hall element shown there. Fig. 8 shows another variant of an integrable, stable, vertical hall element in modified bipolar MOS technology. Fig. 9 shows a to fig. 8 corresponding vertical section of the hall element shown there. Fig. 10 shows a basic diagram of a bipolar transistor in modified bipolar MOS technology. Fig. 11 shows a to fig. 10 is a vertical section of the bipolar transistor shown there. Fig. 12 shows a ground plan of an integrable, stable, horizontal hall element in bipolar MOS technology. Fig. 13 shows a to fig. 12 corresponding vertical section of the hall element shown there. Fig. 14 shows a ground plan of an integrable, stable Hall element in modified bipolar MOS technology. Fig. 15 shows a to fig. 14 corresponding vertical section of the hall element shown there. Fig. 16 shows a connection circuit diagram of an integrable vertical hall element with five connections. Fig. 17 shows a block diagram of a device with a hall element. Fig. 18 shows a characteristic VH = f(B) for the output voltage VH from a Hall element as a function of a measured induction B at a given supply current i. Fig. 19 shows characteristics for matched non-linearities

£(B) . £(B) .

Fig. 2 0 viser karakteristikker for ulikeparede ikke-lineariteter £(B). Fig. 21 viser et grunnriss av en forbedret variant av det på fig. 1 og 2 viste hallelement. Fig. 22 viser et til fig. 21 hørende vertikalt snitt gjennom det der viste hallelement. Fig. 2 3 viser et grunnriss av en forbedret variant av det på fig. 3 og 4 viste hallelement. Fig. 2 4 viser et til fig. 2 3 hørende vertikalt snitt av det der viste hallelement. Fig. 2 5 er et ekvivalentkretsdiagram med koblingen av det på fig. 21-24 viste hallelement. Fig. 2 0 shows characteristics for unequally paired nonlinearities £(B). Fig. 21 shows a ground plan of an improved variant of that in fig. 1 and 2 showed hall element. Fig. 22 shows a to fig. 21 vertical section through the hall element shown there. Fig. 2 3 shows a ground plan of an improved variant of that in fig. 3 and 4 showed hall element. Fig. 2 4 shows a to fig. 2 3 corresponding vertical section of the hall element shown there. Fig. 2 5 is an equivalent circuit diagram with the connection of that in fig. 21-24 showed hall element.

Like henvisningstall betegner på samtlige figurer av tegningen de samme deler. De på tegningen viste hallelementer er alle overflatekomponenter, dvs. de befinner seg alle på overflaten eller umiddelbart under overflaten av et halvledermateriale. Identical reference numbers denote the same parts in all figures of the drawing. The Hall elements shown in the drawing are all surface components, i.e. they are all located on the surface or immediately below the surface of a semiconductor material.

De på fig. 1-15 viste hallelementer 1, respektive sperresjikt-felteffekttransistorer er fremstilt av silisium- eller av gallium/arsenid (GaAs)-materiale. De består som regel av sjikt av et av disse to materialer. Alle disse sjikt er enten av materiale av P-typen eller av det motsatte materiale av N-typen. Betegnelsene N<+>og P+ antyder at det tilsvarende N-, respektive P-materiale er sterkt dopet med fremmedatomer, det vil si at de minst har en konsentrasjon på tilnærmetIO<20>ioner pr. cm<3>. Omvendt antyder betegnelsene N~ og P~ at det tilsvarende N- respektive P-materiale er svakt dopet med fremmedatomer. Those in fig. 1-15 shown Hall elements 1, respective barrier layer field effect transistors are made of silicon or of gallium/arsenide (GaAs) material. They usually consist of layers of one of these two materials. All these layers are either of P-type material or of the opposite N-type material. The designations N<+>and P+ suggest that the corresponding N-, respectively P material is heavily doped with foreign atoms, that is to say that they have at least a concentration of approximately 10<20> ions per cm<3>. Conversely, the designations N~ and P~ suggest that the corresponding N- or P-material is weakly doped with foreign atoms.

De på fig. 1-15 viste hallelementer, respektive transistorer kan i utgangspunktet fremstilles av såvel P- som N-materiale, hvilket ikke har noen innvirkning på deres funksjon under den betingelse at polaritetene for de tilhørende matespenninger, respektive matestrømmer velges tilsvarende korrekt. På tegningen blir det for enkelhets skyld antatt at hallelementene i utgangspuntket alltid er fremstilt av N-materiale, hvilket ikke skal utgjøre noen begrensning for oppfinnelsens gjenstand. På fig. 1-15 blir for enkelhets skyld de elektriske forbindelser C-l,<C>2, C2, C"2, Sjl, S2, R og SUB på hallelementet, respektive B,E og C på transistorene i regelen vist som tråder. I praksis har de naturligvis form av metalliseringer, som er anbragt som tynne strømløp på overflatene av det integrerte hallelement, respektive den tilhørende integrerte krets. Those in fig. 1-15 shown Hall elements, respective transistors can basically be made of both P and N material, which has no effect on their function under the condition that the polarities for the associated supply voltages, respective supply currents are chosen correspondingly correctly. In the drawing, it is assumed for the sake of simplicity that the hall elements in the starting point are always made of N material, which should not constitute any limitation for the object of the invention. In fig. 1-15, for the sake of simplicity, the electrical connections C-1,<C>2, C2, C"2, Sjl, S2, R and SUB on the Hall element, respectively B,E and C on the transistors in the rule are shown as wires. In practice, they naturally take the form of metallizations, which are placed as thin current flows on the surfaces of the integrated hall element, respectively the associated integrated circuit.

Alle på fig. 12-15 viste hallelementer har to strømforbindelser C1 og C2såvel som to sensorforbindelser S-^ og S2. Alle på fig.1-9 viste hallelementer har tre strømforbindelser C^, C'2og C"2samt to sensorforbindelser S^og S2. I dette tilfelle skal hallelementet med de fem strøm-, respektive sensorforbindelser cl'c'2'c"2'sl0<3s2alltid kobles eksternt, som vist på fig.16. På fig.17 blir for enkelhets skyld antatt forekomsten av et hallelement med fire strøm-, respektive sensorforbindelser C-l, C2, S]_ og S2, noe som ikke skal utgjøre en begrensning til en variant med fire forbindelser. All in fig. Hall elements shown in 12-15 have two current connections C1 and C2 as well as two sensor connections S-^ and S2. All hall elements shown in fig.1-9 have three current connections C^, C'2 and C"2 as well as two sensor connections S^ and S2. In this case, the hall element with the five current, respective sensor connections cl'c'2'c"2 Always connect externally, as shown in fig.16. In Fig. 17, for the sake of simplicity, the occurrence of a Hall element with four current, respectively sensor connections C-1, C2, S]_ and S2 is assumed, which should not constitute a limitation to a variant with four connections.

I alle varianter går f. eks. en av de to sensorf orbindelser S-^respektive S2til gods eller jord og den andre sensorforbindelse S2, respektive S1utgjør utgangen fra hallelementet 1. På tegningen blir det antatt at den første sensorforbindelse S1danner utgangen fra hallelementet 1 og at den annen sensorforbindelse S2går til jord. In all variants, e.g. one of the two sensor connections S-^respectively S2 to goods or earth and the other sensor connection S2, respectively S1 forms the output from the hall element 1. In the drawing it is assumed that the first sensor connection S1 forms the output from the hall element 1 and that the second sensor connection S2 goes to earth.

De elektriske forbindelser C1;C2, respektive C"2, S±og S2til hallelementet har hver en forbindelseskontakt 1, 2, 3, 4, respektive 5. The electrical connections C1; C2, respectively C"2, S± and S2 to the hall element each have a connection contact 1, 2, 3, 4, respectively 5.

På fig. 1-9 er det anordnet fem forbindelseskontakter 1, 2, 3,4og 5 på overflaten i det vertikale hallelement. Forbindelseskontaktene 1-5 er alle anordnet tilnærmet på rett linje ved siden av hverandre, idet den første strømforbindelseskontakt 1 ligger i midten og de to sensorforbindelseskontakter 4 og 5 på den ene side og de to andre strømforbindelseskontakter 2 og 3 på den andre side er symmetrisk anordnet til den første strømforbindelseskontakt 1 på den tilnærmede rette linje. Hver sensorforbindelseskontakt 4, respektive 5 ligger således mellom den første strømforbindelseskontakt 1 og en av de to andre strømforbindelseskontakter 2 respektive 3. In fig. 1-9, five connection contacts 1, 2, 3, 4 and 5 are arranged on the surface of the vertical hall element. The connection contacts 1-5 are all arranged approximately in a straight line next to each other, the first power connection contact 1 being in the middle and the two sensor connection contacts 4 and 5 on one side and the other two power connection contacts 2 and 3 on the other side being symmetrically arranged to the first power connection contact 1 on the approximate straight line. Each sensor connection contact 4, respectively 5 is thus located between the first current connection contact 1 and one of the other two current connection contacts 2 and 3 respectively.

På fig.12-15 er det vist horisontale hallelementer som istedenfor de tre strømforbindelser C^, C'2og C"2på det vertikale hallelement nå bare har to strømforbindelser C± og C2, idet de to sensorf orbindelser S-]_ og S2på den ene side og de to strømforbindelser og C2på den annen side er anordnet i kryss til hverandre, dvs. at forbindelseslinjene mellom midtpunktene av de to til sensorforbindelsene S-^ og S2tilhørende forbindelseskontakter 4 og 5 og forbindelseslinjen mellom midtpunktene av de to til strømforbindelsene C± og C2tilhørende forbindelseskontakter 1 og 2 strekker seg tilnærmet loddrett på hverandre (se fig.12og fig.14). Fig.12-15 shows horizontal Hall elements which instead of the three current connections C^, C'2 and C"2 on the vertical Hall element now only have two current connections C± and C2, the two sensor connections S-]_ and S2 on the one side and the two current connections and C2 on the other side are arranged at a cross to each other, i.e. that the connection lines between the midpoints of the two connection contacts 4 and 5 belonging to the sensor connections S-^ and S2 and the connection line between the midpoints of the two to the current connections C± and Connection contacts 1 and 2 belonging to C2 extend approximately perpendicular to each other (see fig.12 and fig.14).

I alle tilfeller er forbindelseskontaktene 1-5, respektive 1, 2, 4 og 5 f.eks. alle like store og har f.eks. alle en lik firkantform med avrundede kanter. Under de på overflaten i hallelementet anordnede fem respektive fire forbindelseskontakter 1-5, respektive 1, 2, 4 og 5 befinner seg f.eks.hallelementets aktive sone 7 i et substrat 6. Med andre ord: det integrerbare hallelement har to sensorforbindelseskontakter 4 og 5, samt minst to strømforbindelseskontakter 1 og 2 som er anordnet i overflaten av hallelementet. Alle forbindelseskontakter 1-5 og den aktive sone 7 av hallelementet består av materialer av samme ledningstype som utgangsmaterialet som hallelementet er fremstilt av. Alle forbindelseskontakter 1-5 er dessuten sterkt dopet med fremmedatomer. Da hallelementet i utgangspunktet er antatt å være fremstilt av N-materiale, består alle strøm- og sensorforbindelseskontakter 1-5 av N<+->materiale og den aktive sone 7 av hallelementet av N- respektive N~-materiale. In all cases, the connection contacts are 1-5, respectively 1, 2, 4 and 5 e.g. all the same size and have e.g. all a similar square shape with rounded edges. Below the five and four connection contacts 1-5, respectively 1, 2, 4 and 5 arranged on the surface of the hall element, for example the active zone 7 of the hall element is located in a substrate 6. In other words: the integrable hall element has two sensor connection contacts 4 and 5, as well as at least two current connection contacts 1 and 2 which are arranged in the surface of the hall element. All connecting contacts 1-5 and the active zone 7 of the hall element consist of materials of the same wire type as the starting material from which the hall element is made. All connecting contacts 1-5 are also heavily doped with foreign atoms. As the Hall element is initially assumed to be made of N material, all current and sensor connection contacts 1-5 consist of N<+-> material and the active zone 7 of the Hall element of N- or N~ material.

Den aktive sone 7 av hallelementet er f.eks. langs siden omgitt av en ring 8, idet ringen 8 har en ringforbindelse R. I alle tilfeller er ringen 8 av motsatt materialtype av den aktive sone 7 og sensor- og strømforbindelseskontaktene 1-5 i hallelementet. Den består i vårt eksempel også av P-materiale. The active zone 7 of the hall element is e.g. along the side surrounded by a ring 8, the ring 8 having a ring connection R. In all cases, the ring 8 is of the opposite material type to the active zone 7 and the sensor and power connection contacts 1-5 in the hall element. In our example, it also consists of P material.

Fig. 1 og 2 viser grunnrisset og et vertikalt snitt av et i CMOS-teknologi fremstilt vertikalt hallelement. Forbindelseskontaktene 1-5 er anordnet på overflaten i substratet 6. Forbindelseskontaktene 1-5 og substratet 6 består av samme materiale, f.eks. N-materiale. Under de fem forbindelseskontakter 1-5 befinner hallelementets aktive sone 7 seg i substratet 6. Den aktive sone 7 er innenfor substratet 6 langs siden omgitt av den f.eks. firkantformede ring 8, som er anordnet på overflaten i substratet 6 og betydelig dypere enn dybden av forbindelseskontaktene 1-5. Ringen 8 er, som allerede omtalt, av motsatt materialtype av substratet 6 og består av P-materiale. På overflaten av substratet 6 befinner det seg et oksydsjikt 9 av Si02-materiale, som på sin side i det minste delvis er dekket av et portsjikt 10 av elektrisk ledende materiale, f.eks. av aluminium eller polysilisium. Ringen 8 har ringforbindelsen R og portsjiktet 10 en portforbindelse G. Figs 1 and 2 show the ground plan and a vertical section of a vertical hall element produced in CMOS technology. The connection contacts 1-5 are arranged on the surface of the substrate 6. The connection contacts 1-5 and the substrate 6 consist of the same material, e.g. N material. Under the five connection contacts 1-5, the Hall element's active zone 7 is located in the substrate 6. The active zone 7 is within the substrate 6 along the side surrounded by the e.g. square-shaped rings 8, which are arranged on the surface of the substrate 6 and considerably deeper than the depth of the connection contacts 1-5. The ring 8 is, as already discussed, of the opposite material type to the substrate 6 and consists of P material. On the surface of the substrate 6 there is an oxide layer 9 of SiO 2 material, which in turn is at least partially covered by a pore layer 10 of electrically conductive material, e.g. of aluminum or polysilicon. The ring 8 has the ring connection R and the gate layer 10 a gate connection G.

Bortsett fra gjennomføringer for forbindelsene CltC'2, c"2'slog S2dekker portsjiktet 10 fullstendig den aktive sone av hallelementet oventil. Påtrykkes nå portforbindelsen G en negativ elektrisk spenning, danner det seg ved elektrostatisk influens på overflaten i substratet 6 rundt forbindelseskontaktene 1-5 en på figuren ved plusstegn antydet P-kanal og under denne en utarmingssone (depletion layer) langs overgangsflaten mellom både substratet 6 og ringen 8. Utarmingssonen, som på fig. 2 er vist strekpunktert, danner et sperresjikt 11. Med andre ord: et sperresjikt 11 blir dannet på grunn av utarmingssonen som frembringes av elektrostatisk influens ved hjelp av en elektrisk spenning som ligger over portforbindelsen G på det elektrisk ledende portsjikt 10. Portsjiktet 10 er dessuten adskilt ved oksidsjiktet 9 som er anordnet slik på overflaten av hallelementet at det, og dermed også utarmingssonen, mest mulig fullstendig dekker den aktive sone 7 av hallelementet oventil. Apart from penetrations for the connections CltC'2, c"2'slog S2, the gate layer 10 completely covers the active zone of the hall element above. If a negative electric voltage is now applied to the gate connection G, it forms due to electrostatic influence on the surface of the substrate 6 around the connection contacts 1-5 a P-channel indicated in the figure by a plus sign and below this a depletion zone (depletion layer) along the transition surface between both the substrate 6 and the ring 8. The depletion zone, which is shown in dashed lines in Fig. 2, forms a barrier layer 11. In other words: a barrier layer 11 is formed due to the depletion zone which is produced by electrostatic influence by means of an electric voltage that lies above the gate connection G on the electrically conductive gate layer 10. The gate layer 10 is also separated by the oxide layer 9 which is arranged on the surface of the Hall element in such a way that, and thus also the depletion zone, as completely as possible covers the active zone 7 of the hall element above.

Figurene 3 og 4 viser grunnrisset og et vertikalt snitt av et i modifisert CMOS-teknologi fremstilt vertikalt hallelement som er utført på samme måte som det på fig. 1 og 2 viste vertikale hallelement, bare at her mangler portsjiktet 10 med sin portforbindelse G, og oksidsjiktet 9. Derfor er det rundt forbindelseskontaktene 1-5 på overflaten i substratet 6 anordnet et sjikt 12 som bortsett fra gjennomføringer for forbindelseskontaktene 1-5 dekker hallelementets aktive sone 7 mest mulig fullstendig oventil. Sjiktet 12 er av motsatt materialtype av den aktive sone 7 i hallelementet og består således av P-materiale. Grensesjiktet mellom den aktive sone 7 i hallelementet og sjiktet 12 danner et sperresjikt 12;7, som likeledes dekker hallelementets aktive sone 7 nesten fullstendig oventil. På grunn av den enklere fremstilling, dekker sjiktet 12 også den øvre del av ringen 8, hvilket ikke er noen ulempe, da sjiktet 12 og ringen 8 er av samme materialtype P. Derved dannes en elektrisk kontakt fra sjiktet 12 til ringen 8 og til dennes ringforbindelse R. Finnes ikke ringen 8, er sjiktet 12 selv forsynt med en ringforbindelse R. Figures 3 and 4 show the ground plan and a vertical section of a vertical hall element produced in modified CMOS technology which is made in the same way as that in fig. 1 and 2 showed vertical Hall elements, only that here the gate layer 10 with its gate connection G, and the oxide layer 9 are missing. Therefore, around the connection contacts 1-5 on the surface of the substrate 6, a layer 12 is arranged which, apart from the penetrations for the connection contacts 1-5, covers the Hall element's active zone 7 as completely as possible above. The layer 12 is of the opposite material type to the active zone 7 in the hall element and thus consists of P material. The boundary layer between the active zone 7 in the hall element and the layer 12 forms a barrier layer 12; 7, which likewise covers the hall element's active zone 7 almost completely above. Due to the simpler production, the layer 12 also covers the upper part of the ring 8, which is no disadvantage, as the layer 12 and the ring 8 are of the same material type P. Thereby an electrical contact is formed from the layer 12 to the ring 8 and to its ring connection R. If ring 8 is not found, layer 12 is itself provided with a ring connection R.

Det på fig. 5 fremstilte vertikale hallelement i modifisert CMOS-teknologi er en forbedret variant av det på fig. 3 og 4 viste vertikale hallelement. Fig. 4 hører til fig. 5 som annen gjengivelse. Fig. 5 viser et parallelt til overflaten av hallelementet gående snitt av hallelementet og som strekker seg like under sjiktet 12 (se fig. 4) . That in fig. 5 manufactured vertical hall element in modified CMOS technology is an improved variant of that in fig. 3 and 4 showed vertical hall elements. Fig. 4 belongs to fig. 5 as another rendering. Fig. 5 shows a section of the hall element running parallel to the surface of the hall element and extending just below the layer 12 (see fig. 4).

Fig. 4 og 5 viser et horisontalt og et vertikalt snitt av et i sandwich-konstruksjon fremstilt vertikalt hallelement. Det på fig. 5 viste hallelement skiller seg fra det som er vist på fig. 3 ved at alle strøm- og sensorforbindelseskontakter 1-5 i hallelementet er avlange i samme retning og at ringen ved mellomtrinn 13 og 14 som strekker seg tilnærmet loddrett på lengderetningen av strøm- og sensorforbindelseskontaktene 1-5, er oppdelt i underringer I, II og III som ligger ved siden av hverandre og som alle har en tilnærmet lik bredde loddrett på lengderetningen av strøm- og sensorforbindelseskontaktene 1-5 og er anordnet over hverandre i denne lengderetning uten gjensidig forskyvning, idet to nærliggende underringer hver har et felles mellomtrinn 13 respektive 14. m mellomtrinn danner således (m+1) underringer. Med m = 1 oppstår således et av to underringer bestående firkantformig åttetall. Antallet (m+1) underringer kan velges vilkårlig stort. På fig. 5 blir tilstedeværelsen av tre underringer I, II og III antatt. Det oppnås således en sandwich-konstruksjon av hallelementet, da P-og N-sjiktene, som vist på fig. 5 ovenfra og ned, i nærheten av strøm- og sensorforbindelseskontaktene 1-5 alternerer gjensidig. Alle strøm- og sensorforbindelseskontakter 1-5 bør være tilstrekkelig lange til å spenne over alle N-sjikt som er omgitt av underringer. Tykkelsen av disse N-sjikt er på fig. 5 betegnet med tlf t2og t3, idet t1«t2«t3. Alle disse N-sjikt er koblet i elektrisk parallell. Denne sandwich-konstruksjon har den fordel at følsomheten til tykkelsen av den aktive sone 7 med hensyn til en på ringforbindelsen R påtrykket elektrisk spenning er større med en faktor m enn ved anvendelse av et hallelement med en ring 8 uten mellomtrinn. Fig. 4 and 5 show a horizontal and a vertical section of a vertical hall element produced in sandwich construction. That in fig. 5 shown hall element differs from that shown in fig. 3 in that all current and sensor connection contacts 1-5 in the hall element are elongated in the same direction and that the ring at intermediate stages 13 and 14, which extends approximately perpendicular to the longitudinal direction of the current and sensor connection contacts 1-5, is divided into sub-rings I, II and III which lie next to each other and which all have an approximately equal width perpendicular to the longitudinal direction of the power and sensor connection contacts 1-5 and are arranged above each other in this longitudinal direction without mutual displacement, as two adjacent sub-rings each have a common intermediate step 13 and 14 respectively m intermediate steps thus form (m+1) subrings. With m = 1, one of two sub-rings consists of a square figure eight. The number (m+1) of subrings can be chosen arbitrarily large. In fig. 5, the presence of three subrings I, II and III is assumed. A sandwich construction of the hall element is thus achieved, as the P and N layers, as shown in fig. 5 from top to bottom, near the power and sensor connection contacts 1-5 alternate mutually. All power and sensor connection contacts 1-5 should be long enough to span all N-layers surrounded by sub-rings. The thickness of these N-layers is shown in fig. 5 denoted by tlf t2 and t3, since t1«t2«t3. All these N-layers are connected in electrical parallel. This sandwich construction has the advantage that the sensitivity of the thickness of the active zone 7 with respect to an electrical voltage applied to the ring connection R is greater by a factor m than when using a Hall element with a ring 8 without an intermediate step.

Fig. 6 og 7 viser grunnrisset og et vertikalt snitt av en første variant av et i modifisert bipolar MOS-teknologi fremstilt vertikalt hallelement. Dette hallelement er utført på samme måte som det på fig. 3 og 4 viste hallelement, med den viktige forskjell at ringen 8 nå har en bunnplate 15 som består av samme materiale P som den egentlige ring 8. Kombinasjonen av ringen 8 og bunnplaten 10 omgir nå den aktive sone 7 ikke bare langs siden, men også nedentil. På grenseflaten mellom bunnplaten 15 og den aktive sone av hallelementet befinner seg dessuten også et begravet sjikt 16 (buried layer) av materiale av samme type N som substratet 6 og sterkt dopet med fremmedatomer. Substratet 6 har en forbindelseskontakt 17 av materiale sterkt dopet med fremmedatomer og som er innebygget på overflaten av hallelementet i substratet 6 og forbundet med en ytre forbindelse SUB. Forbindelseskontakten 17 er av samme ledningstype N som substratet 6. Fig. 8 og 9 viser grunnrisset og et vertikalt snitt av en annen variant av et i modifisert bipolar MOS-teknologi fremstilt vertikalt hallelement. Dette hallelement er utført på samme måte som det på fig. 6 og 7 viste hallelement, med den forskjell at den til ringen 8 tilhørende bunnplate 15 samtidig tjener som mekanisk bærer for hallelementet og således erstatter substratet 6, og at de to ytre strømforbindelses-kontakter 2 og 3 er forlenget i dybden til de kommer i kontakt med det begravede sjikt 16. Også substratet 6 med den med sin tilhørende forbindelseskontakt 17 mangler. For å forenkle tegningen er ringen 8 på fig. 9 i motsetning til den på fig. 7 viste ring 8, fremstilt med firkantformet tverrsnitt, hvilket ikke har noen innvirkning på funksjonen. Ringen 8 er dessuten sterkt dopet med fremmedatomer. Fig.10og 11 viser grunnrisset og et vertikalt snitt av en i modifisert bipolar MOS-teknologi fremstilt bipolar transistor. Dens utførelse er hva angår substratet 6, ringen 8, bunnplaten 15, det begravede sjikt 16 og forbindelseskontakten 17 nøyaktig den samme som ved det på fig. 6 og 7 viste hallelement. Bipolartransistoren har riktignok bare tre istedenfor fem forbindelser, nemlig en kollektorforbindelse C, en emitter-forbindelse E og en basisforbindelse B. Basisforbindelsen B er forbundet med et basistrau 18, som består av motsatt materialtype av substratet 6, det vil si av P-materiale. Kollektor-forbindelsen C og emitterforbindelsen E har hver en forbindelseskontakt 19 respektive 2 0 av materiale sterkt dopet med fremmedatomer. Forbindelseskontakten 19 er anordnet på overflaten i substratet 6 og forbindelseskontakten 20 på overflaten i basistrauet 18. Begge forbindelseskontakter 19 og 2 0 er av samme materialtype som substratet 6, det vil si at de består av N-materiale. Ringen 8 omgir forbindelseskontakten 19 og basistrauet 18 langs sidene nøyaktig slik den omgir forbindelseskontaktene 1-5 på fig. 7. Et sjikt 12 av P-materiale forekommer ikke her. Som en sammenligning med fig. 6 og 7 på den ene side og fig. 10 og 11 på den annen side viser, er de der fremviste komponenter utført på samme måte, slik at det uten videre er mulig å bygge begge komponenttyper inn i en eneste integrert krets med samme teknologi for å realisere den på fig. 17 viste krets. De på fig. 1-9 viste hallelementer med fem strøm-, respektive sensorforbindelser C^, C2, C"2, S±og S2må, som allerede omtalt, kobles eksternt, som vist på fig. 16. Et magnetfelt HNsom skal måles, virker parallelt til overflaten av en integrert krets som inneholder et hallelement. En pol Vdj, for en matespenning VD£,;VSSer forbundet over en strømgenerator 21 med den sentrale strømforbindelse C±på et hallelement 22, mens den andre pol Vss av matespenningen VDD;<V>SS er ført over hver av en motstand R^respektive R2til de to andre strømf orbindelser C2 respektive C"2på hallelementet 22 (se fig. 16). Den av strøm-generatoren 21 til hallelementet 22 leverte matetrøm "i" halverer seg i hallelementet 2 2 til to strømmer i/2 som hver forlater hallelementet 22 som strøm i/2 over henholdsvis de to motstander Ri og R2. Figurene 12 og 13 ..ser grunnrisset og et vertikalt snitt av et i bipolar MOS-teknologi fremstilt horisontalt hallelement, som, bare bortsett fra den kryssvise anordning av forbindelseskontaktene 1, 2, 4 og 5, er utført på samme måte som det på fig. 1 og 2 viste vertikale hallelement, med den forskjell at ringen 8 har en bunnplate 15 som er av samme materialtype som ringen 8, det vil si at den også består av P-materiale. Betinget av tilstedeværelsen av bunnplaten 15, omgir utarmingssonen 11 nå hallelementets aktive sone, ikke bare langs siden og oventil, men også nedentil. På fig. 13 ble det antatt at denne bunnplate tjener som mekanisk bærer for hele hallelementet. Figurene 14 og 15 viser grunnrisset og et vertikalt snitt av et i modifisert bipolar MOS-teknologi fremstilt horisontalt hallelement som, bare bortsett fra den kryssvise anordning av forbindelseskontaktene 1, 2, 4 og 5, er utført på samme måte som det på fig. 6 og 7 viste hallelement, idet bare det begravede sjikt 16 mangler ved det horisontale hallelement. På fig. 14 og 15 kan også sees hvordan det oppstår en felteffekttransistor når de to forbindelseskontakter 4 og 5 med sine sensorforbindelser S^og S2fjernes fra det der viste hallelement - en felteffekttransistor fremstilt i samme Fig. 6 and 7 show the ground plan and a vertical section of a first variant of a vertical hall element produced in modified bipolar MOS technology. This hall element is made in the same way as the one in fig. 3 and 4 showed Hall element, with the important difference that the ring 8 now has a bottom plate 15 which consists of the same material P as the actual ring 8. The combination of the ring 8 and the bottom plate 10 now surrounds the active zone 7 not only along the side, but also below. On the interface between the bottom plate 15 and the active zone of the hall element there is also a buried layer 16 (buried layer) of material of the same type N as the substrate 6 and heavily doped with foreign atoms. The substrate 6 has a connection contact 17 of material heavily doped with foreign atoms and which is built into the surface of the Hall element in the substrate 6 and connected to an external connection SUB. The connection contact 17 is of the same wire type N as the substrate 6. Fig. 8 and 9 show the ground plan and a vertical section of another variant of a vertical hall element produced in modified bipolar MOS technology. This hall element is made in the same way as the one in fig. 6 and 7 showed a Hall element, with the difference that the bottom plate 15 belonging to the ring 8 simultaneously serves as a mechanical support for the Hall element and thus replaces the substrate 6, and that the two outer power connection contacts 2 and 3 are extended in depth until they come into contact with the buried layer 16. Also the substrate 6 with its associated connection contact 17 is missing. To simplify the drawing, the ring 8 in fig. 9 in contrast to that of fig. 7 showed ring 8, produced with a square cross-section, which has no effect on the function. The ring 8 is also heavily doped with foreign atoms. Fig.10 and 11 show the ground plan and a vertical section of a bipolar transistor produced in modified bipolar MOS technology. Its design, with regard to the substrate 6, the ring 8, the bottom plate 15, the buried layer 16 and the connecting contact 17, is exactly the same as that in fig. 6 and 7 showed hall element. Admittedly, the bipolar transistor has only three instead of five connections, namely a collector connection C, an emitter connection E and a base connection B. The base connection B is connected to a base trough 18, which consists of the opposite material type of the substrate 6, i.e. of P material. The collector connection C and the emitter connection E each have a connection contact 19 and 20, respectively, of material heavily doped with foreign atoms. The connecting contact 19 is arranged on the surface of the substrate 6 and the connecting contact 20 on the surface of the base trough 18. Both connecting contacts 19 and 20 are of the same material type as the substrate 6, i.e. they consist of N material. The ring 8 surrounds the connection contact 19 and the base trough 18 along the sides exactly as it surrounds the connection contacts 1-5 in fig. 7. A layer 12 of P material does not occur here. As a comparison with fig. 6 and 7 on one side and fig. 10 and 11, on the other hand, show, the components shown there are made in the same way, so that it is easily possible to build both component types into a single integrated circuit with the same technology to realize the one in fig. 17 showed circuit. Those in fig. 1-9 shown hall elements with five current, respective sensor connections C^, C2, C"2, S± and S2 must, as already discussed, be connected externally, as shown in fig. 16. A magnetic field HN to be measured acts parallel to the surface of an integrated circuit containing a Hall element. One pole Vdj, for a supply voltage VD£,;VSS is connected across a current generator 21 to the central current connection C± of a Hall element 22, while the other pole Vss of the supply voltage VDD;<V>SS are led across each by a resistor R^respectively R2 to the two other current connections C2 and C"2 respectively on the hall element 22 (see fig. 16). The feed current "i" supplied by the current generator 21 to the hall element 22 is halved in the hall element 2 2 into two currents i/2, each of which leaves the hall element 22 as current i/2 across the two resistors Ri and R2 respectively. Figures 12 and 13 show the ground plan and a vertical section of a horizontal hall element produced in bipolar MOS technology, which, except for the cross-wise arrangement of the connection contacts 1, 2, 4 and 5, is made in the same way as that in fig. . 1 and 2 showed vertical hall elements, with the difference that the ring 8 has a bottom plate 15 which is of the same material type as the ring 8, that is to say that it also consists of P material. Due to the presence of the bottom plate 15, the depletion zone 11 now surrounds the active zone of the hall element, not only along the side and above, but also below. In fig. 13, it was assumed that this bottom plate serves as a mechanical support for the entire hall element. Figures 14 and 15 show the ground plan and a vertical section of a horizontal Hall element produced in modified bipolar MOS technology which, except for the cross-wise arrangement of the connection contacts 1, 2, 4 and 5, is made in the same way as that in fig. 6 and 7 showed a hall element, with only the buried layer 16 missing from the horizontal hall element. In fig. 14 and 15 can also be seen how a field effect transistor is created when the two connection contacts 4 and 5 with their sensor connections S^ and S2 are removed from the Hall element shown there - a field effect transistor produced in the same

teknologi som det tilhørende hallelement. Felteffekttransistorer, f.eks. den på fig. 17 viste felteffektortran-sistor 32, og hallelementer kan således bygges inn i en eneste integrert krets med samme teknologi. technology as the associated hall element. Field effect transistors, e.g. the one in fig. 17 showed field effector transistor 32, and Hall elements can thus be built into a single integrated circuit with the same technology.

Den på fig. 17 viste innretning rommer, ved siden av et hallelement 22 og strømgeneratoren 21, også en kontrollkrets 24;25;26;27. På fig. 17 ble det antatt at hallelementet er et av de på fig. 12-15 viste hallelementer som alle ved siden av ringforbindelsen R bare har fire strøm- respektive sensorforbindelser ClfC2, S- l og S2. I dette tilfelle er de to strømf orbindelser C1 og C2hver forbundet med en pol på strømgenera-toren 21. Er derimot det på fig. 17 anvendte hallelement 22 et av de på fig. 1-9 viste hallelementer, som alle ved siden av ringforbindelsen R dessuten har fem strøm- respektive sensorforbindelser CltC'2, C"2, S1 og S2, må som allerede omtalt, den på fig. 16 viste kobling av hallelementet anvendes. I begge tilfeller går en av de to sensorforbindelser, f.eks. den annen sensorforbindelse S2til jord, mens den første sensorforbindelse danner utgangen S-^fra hallelementet 22. The one in fig. 17 showed, next to a hall element 22 and the current generator 21, the device also contains a control circuit 24; 25; 26; 27. In fig. 17, it was assumed that the hall element is one of those in fig. 12-15 showed Hall elements, all of which next to the ring connection R only have four current and sensor connections ClfC2, S-1 and S2. In this case, the two current connections C1 and C2 are each connected to a pole on the current generator 21. On the other hand, if in fig. 17 used hall element 22 one of those in fig. 1-9 shown hall elements, all of which next to the ring connection R also have five current and respective sensor connections CltC'2, C"2, S1 and S2, as already discussed, the connection of the hall element shown in fig. 16 must be used. In both cases, one of the two sensor connections, e.g. the second sensor connection S2 goes to ground, while the first sensor connection forms the output S-^ from the hall element 22.

Portforbindelsen G med sitt portsjikt 10 forekommer bare ved anvendelse av et av de på fig. 1 og 2 eller 12 og 13 viste hallelementer. I disse tilfeller skal portforbindelsen G legges på en gitt, fast spenning. I alle tilfeller, dvs. ved anvendelse av et på fig. 1-9 eller 12-15 vist hallelement, er ringforbindelsen R kontrollinngangen M på hallelementet 22. I alle tilfeller er et sperresjikt 11 respektive 12;7 anordnet i det minste mellom den aktive sone 7 og overflaten av hallelementet 22 og dekker, som allerede omtalt, den aktive sone 7 i hallelementet 22 mest mulig fullstendig oventil. The gate connection G with its gate layer 10 only occurs when using one of those in fig. 1 and 2 or 12 and 13 showed hall elements. In these cases, the gate connection G must be applied to a given, fixed voltage. In all cases, i.e. when using a in fig. 1-9 or 12-15 shown hall element, the ring connection R is the control input M of the hall element 22. In all cases, a barrier layer 11 or 12; 7 is arranged at least between the active zone 7 and the surface of the hall element 22 and covers, as already mentioned , the active zone 7 in the hall element 22 as completely as possible above.

Sperresjiktet 11 respektive 12;7 isolerer og beskytter fullstendig den aktive sone 7 i hallelementet 22, slik at tilstedeværelsen av et isolasjonssjikt av silisiumoksid, som står i umiddelbar direkte kontakt med den aktive sone 7 i hallelementet 22, blir overflødig. Det alltid i slike isolasjonssjikt av silisiumoksid tilstedeværende variable antall av ladningsbærere forekommer derfor ikke her og kan således ikke negativt påvirke langtidsstabiliteten av hallelementet 22. De på fig. 1, 2, 12 og 13 viste oksidsjikt 9 av silisiumdioksid har bare en sekundær funksjon og ingen umiddelbar direkte kontakt med den aktive sone 7 i hallelementet 22, men er derimot skilt fra denne aktive sone 7 ved sperresjiktet 11. Den beskyttende virkning av sperresjiktet 11 respektive 12;7 er kraftigere jo mer fullstendig det omgir den aktive sone 7 i hallelementet 1 mest mulig i alle retninger og avhenger også av dets dybde. Denne dybde skal til tross for tilstedeværelsen av mulige støypåvirkninger, f.eks. av foranderlige temperatur-påvirkninger, alltid være konstant. For å oppnå dette må hallelementet 22, som vist på fig. 17, forsynes med en kontrollkrets 24;25;26;27 som regulerer dybden av sperresjiktet11 respektive 12;7 til en konstant verdi. The barrier layer 11 and 12; 7 completely insulates and protects the active zone 7 in the hall element 22, so that the presence of an insulating layer of silicon oxide, which is in immediate direct contact with the active zone 7 in the hall element 22, becomes redundant. The variable number of charge carriers always present in such insulation layers of silicon oxide therefore does not occur here and thus cannot negatively affect the long-term stability of the hall element 22. Those in fig. 1, 2, 12 and 13 shown oxide layer 9 of silicon dioxide has only a secondary function and no immediate direct contact with the active zone 7 in the hall element 22, but is on the other hand separated from this active zone 7 by the barrier layer 11. The protective effect of the barrier layer 11 respective 12;7 is more powerful the more completely it surrounds the active zone 7 of the hall element 1 as much as possible in all directions and also depends on its depth. This depth must, despite the presence of possible noise influences, e.g. of changing temperature influences, always be constant. To achieve this, the hall element 22, as shown in fig. 17, is supplied with a control circuit 24;25;26;27 which regulates the depth of the barrier layer 11 and 12;7 respectively to a constant value.

På fig. 17 er utgangen S±på hallelementet 22 forbundet med kontrollinngangen M på hallelementet 22 over kontrollkretsen 24;25;26;27. Kontrollkretsen 24;25;26;27 består minst av en er-verdiprosessor 24, en bør-verdigiver 25 og en bør-verdi/er-verdi-differensialgiver 26;27. Utgangen S±på hallelementet 22 er forbundet over er-verdiprosessoren 24 med en inngang E^på bør/er-verdi-differansialgiveren 26;27, og utgangen fra bør-verdigiveren 25 er forbundet direkte med dens annen inngang E2. Utgangen av bør-verdi/er-verdi-differensialgiveren 26;27 er ledet til kontrollinngangen M på hallelementet 22. Er-verdiprosessoren 24 er i det enkleste tilfelle en absoluttverdigene-rator, f.eks. en likeretter, hvis utgangsspenning alltid er lik absoluttverdien av dens inngangsspenning. In fig. 17, the output S± on the hall element 22 is connected to the control input M on the hall element 22 via the control circuit 24;25;26;27. The control circuit 24; 25; 26; 27 consists of at least an actual value processor 24, a desired value transmitter 25 and a desired value/actual value differential transmitter 26; 27. The output S± on the hall element 22 is connected via the actual value processor 24 with an input E^ on the should/is value differential transmitter 26;27, and the output of the should value transmitter 25 is connected directly to its other input E2. The output of the should-value/is-value differential generator 26;27 is led to the control input M of the hall element 22. The is-value processor 24 is in the simplest case an absolute value generator, e.g. a rectifier, whose output voltage is always equal to the absolute value of its input voltage.

På fig.17 består absoluttverdigeneratoren og dermed også er-verdiprosessoren 24 minst av en av et kontrollorgan 28 styrt vender 29 og av en inverterende forsterker 30. På fig. 17 har er-verdiprosessoren 24 ytterligere en spenningsfølger 31 for avkobling og hvis forekomst er valgfri. Innenfor er-verdiprosessoren 24 er dens inngang forbundet direkte eller over spenningsfølgeren 31 gjennom venderen 29 enten med inngangen eller med utgangen på den inverterende forsterker 3 0 alt etter stillingen av venderen 29. Utgangen på den inverterende forsterker 3 0 danner utgangen på er-verdiprosessoren 24 og er følgelig ført til den første inngang E±på bør-verdi/er-verdi-differensialgiveren 26;27. Inngangen på er-verdiprosessoren 24 er dessuten forbundet direkte eller over spenningsfølgeren 31med inngangen på kontrollorganet 28, hvis utgang er ført til kontrollinngangen på venderen 29. Kontrollorganet 28 består f.eks. av bare en komparator og detekterer polariteten av inngangsspenningen til er-verdiprosessoren 24 og dermed også polariteten av utgangsspenningen VH fra hallelementet 22. Alt etter polariteten av denne utgangsspenning VH forbikobler eller setter venderen 2 9 den inverterende forsterker 3 0 i drift. Med andre ord: Er utgangsspenningen VH fra hallelementet 22 positiv, blir den ledet videre uten fortegnsinvertering til den første inngang Ei på bør-verdi/er-verdi-differensialgiveren 26;27, og er den negativ, leveres den videre gjennom den første inverterende forsterker 3 0 med fortegnsinvertering til den samme inngang. In Fig. 17, the absolute value generator and thus also the actual value processor 24 consists of at least one inverter 29 controlled by a control device 28 and an inverting amplifier 30. In Fig. 17, the actual value processor 24 has a further voltage follower 31 for decoupling and whose occurrence is optional. Within the actual value processor 24, its input is connected directly or via the voltage follower 31 through the inverter 29 either to the input or to the output of the inverting amplifier 3 0 depending on the position of the inverter 29. The output of the inverting amplifier 3 0 forms the output of the actual value processor 24 and is consequently led to the first input E± on the should-value/is-value differential transmitter 26;27. The input of the actual value processor 24 is also connected directly or via the voltage follower 31 to the input of the control device 28, the output of which is led to the control input of the inverter 29. The control device 28 consists of e.g. of only one comparator and detects the polarity of the input voltage to the actual value processor 24 and thus also the polarity of the output voltage VH from the Hall element 22. Depending on the polarity of this output voltage VH, the inverter 29 bypasses or sets the inverting amplifier 30 in operation. In other words: If the output voltage VH from the hall element 22 is positive, it is passed on without sign inversion to the first input Ei on the set-value/is-value differential transmitter 26;27, and if it is negative, it is delivered further through the first inverting amplifier 3 0 with sign inversion to the same input.

Bør-verdigiveren 25 består f.eks. av seriekoblingen av en formotstand R' og "kilde-d-elektrode"-området av en felteffekttransistor 32, hvis felles pol danner utgangen av bør-verdi-giveren 25 og således er forbundet med den annen inngang E2på bør-verdi/er-verdidifferensialgiveren 26;27. Den andre pol på formotstanden R' ligger på den første referansespenning VRef l7 portforbindelsen på felteffekttransistoren 32 på en annen referansespenning VRe^ og den andre pol hos "kilde-d-"elektrodeområdet av felteffekttransistoren 32 på en tredje referansespenning VRef ^. The should validator 25 consists, for example, of of the series connection of a resistor R' and the "source-d-electrode" area of a field-effect transistor 32, whose common pole forms the output of the target value transmitter 25 and is thus connected to the second input E2 of the target value/is value differential transmitter 26; 27. The second pole of the resistor R' is located at the first reference voltage VRef l7 the gate connection of the field effect transistor 32 at a second reference voltage VRe^ and the other pole at the "source d" electrode area of the field effect transistor 32 at a third reference voltage VRef ^.

Bør-verdi/er-verdidifferansegiveren 26;27 består av minst en differensialforsterker 26, som f.eks. kan være utført på kjent måte ved hjelp av en operasjonsforsterker 33. I dette tilfelle er den inverterende inngang på operasjonsforsterkeren 3 3 forbundet over en første inngangsmotstand R3med den første inngang E^, over en annen inngangsmotstand R4med den annen inngang E2og over en tilbakekoblingsmotstand R5med utgangen F på hver forekommende differensialforsterker 26. Utgangen F er samtidig også utgangen på operasjonsforsterkeren 33. Den ikke-inverterende inngang på operasjonsforsterkeren 3 3 går over en tredje inngang E3på differensialforsterkeren 26 til en fjerde referansespenning VRef . Differensialforsterkeren 26 er altså koblet som en inverterende forsterker. Den har en ytterligere forsterker 27 etterkoblet i kaskade, f.eks. for å tilbakestille den av differensialforsterkeren 26 forårsakede invertering. De to forsterkerne 27 og 3 0 har f.eks. hver en vinning -1 og er f.eks. likeledes hver på kjent måte utført med en operasjonsforsterker. The should-value/is-value difference generator 26; 27 consists of at least one differential amplifier 26, which e.g. can be carried out in a known manner using an operational amplifier 33. In this case, the inverting input of the operational amplifier 33 is connected via a first input resistor R3 to the first input E^, via another input resistor R4 to the second input E2 and via a feedback resistor R5 to the output F on each occurring differential amplifier 26. The output F is also the output of the operational amplifier 33. The non-inverting input of the operational amplifier 3 3 goes over a third input E3 of the differential amplifier 26 to a fourth reference voltage VRef . The differential amplifier 26 is thus connected as an inverting amplifier. It has a further amplifier 27 connected in cascade, e.g. to reset the inversion caused by the differential amplifier 26. The two amplifiers 27 and 30 have e.g. each a gain -1 and is e.g. likewise each in a known manner carried out with an operational amplifier.

Felteffekttransistoren 32 tjener som temperaturfølsorat element, hvis strupestrøm (pinch-off current) er omvendt proporsjonal med kvadratet av den omgivende temperatur for felteffekttransistoren 32 og også hallelementet 22, da de to komponenter på grunn av deres innebygging i en integrert krets ligger i romlig nærhet av hverandre. Dette viser igjen hvor viktig det er at både hallelementet 22 og transistorene, som f.eks. felt-ef f ekttransistorene 32, er integrerbare i samme halvleder-krystall ved hjelp av den samme teknologi. The field-effect transistor 32 serves as a temperature-sensitive element, whose pinch-off current is inversely proportional to the square of the ambient temperature for the field-effect transistor 32 and also the Hall element 22, since the two components, due to their incorporation in an integrated circuit, are in spatial proximity of each other. This again shows how important it is that both the Hall element 22 and the transistors, which e.g. the field-effect transistors 32 can be integrated into the same semiconductor crystal using the same technology.

Kontrollkretsen 24;25;26 ;27 regulerer tykkelsen av sperresjiktet 11 respektive 12;7 ved at den sammenligner utgangsspenningen av hallelementet 22 som er-verdi med den av bør-verdigiveren 25 leverte bør-verdi, og gir en således funnet bør-verdi/er-verdidifferanse forsterket til kontrollinngangen M på hallelementet 22. Da felteffekttransistoren 32 er en temperaturfølsom komponent, er også bør-verdien temperatur-avhengig. Kontrollkretsen 24;25;26;27 lykkes i å regulere denne, i dette tilfelle tykkelsen av sperresjiktet 11 respektive 12;7, til en verdi som muliggjør at magnetfeltfølsomheten til hallelementet 22 blir uavhengig av temperaturen. Er hallelementet 22 i seg selv tilstrekkelig temperaturstabilt, er felteffekttransistoren 32 overflødig og kan utelates. The control circuit 24;25;26;27 regulates the thickness of the barrier layer 11 and 12;7, respectively, by comparing the output voltage of the Hall element 22, which is an actual value, with the desired value supplied by the desired value generator 25, and gives a thus found desired value/ is-value difference amplified to the control input M on the Hall element 22. As the field-effect transistor 32 is a temperature-sensitive component, the desired value is also temperature-dependent. The control circuit 24;25;26;27 succeeds in regulating this, in this case the thickness of the barrier layer 11 and 12;7 respectively, to a value which enables the magnetic field sensitivity of the Hall element 22 to be independent of the temperature. If the Hall element 22 is in itself sufficiently temperature stable, the field effect transistor 32 is redundant and can be omitted.

Venderen 29 er vist på fig. 17 som relékontakt. I praksis er den dog i regelen en styrbar halvledervender, som f.eks. er fremstilt i CMOS-teknologi. The turner 29 is shown in fig. 17 as a relay contact. In practice, however, it is usually a controllable semiconductor inverter, which e.g. is produced in CMOS technology.

Den på fig. 17 viste krets har dessuten også den fordel at den lineariserer karakteristikken VH = f(B) for hallelementet 22 ved gitt matestrøm i, idet både likeparede så vel som ulikeparede ikke-lineariteter oppheves. Definisjonen av ikke-lineariteten kan ses på fig. 18, hvor en ikke-lineær karakteristikk VH = f(B) for en gitt matestrøm i er vist. Den lineariserte karakteristikk er gjengitt strekpunktert på fig. The one in fig. The circuit shown in 17 also has the advantage that it linearizes the characteristic VH = f(B) for the Hall element 22 at a given feed current i, as both even-paired and odd-paired non-linearities are cancelled. The definition of the non-linearity can be seen in fig. 18, where a non-linear characteristic VH = f(B) for a given feed current i is shown. The linearized characteristic is shown in dotted line in fig.

19. Ved en bestemt verdi B = B±av induksjonen B har den ikke-lineære karakteristikk for hallspenningen VH et arbeidspunkt X, hvis ordinat er lik Vh(B;l) , mens det tilsvarende arbeidspunkt Y på den lineære karakteristikk har ordinaten 19. At a certain value B = B±of the induction B, the non-linear characteristic for the Hall voltage VH has an operating point X, whose ordinate is equal to Vh(B;l) , while the corresponding operating point Y on the linear characteristic has the ordinate

Bi, hvor faktoren gjengir både stigningen av den ikke-lineære såvel som stigningen av den lineære karakteristikk i nullpunktet B = 0. Ikke-lineariteten £(B;l) med verdien B = B^er definert som diffe-ransen av de to ordinatene for arbeispunktene Y og X. Det vil si: Bi, where the factor reproduces both the rise of the non-linear as well as the rise of the linear characteristic at the zero point B = 0. The non-linearity £(B;l) with the value B = B^ is defined as the difference of the two ordinates for the working points Y and X. That is:

Ikke-lineariteten er av likeparet art når: The non-linearity is of equal nature when:

Ikke-lineariteten er av ulikeparet art når: The non-linearity is of an odd-paired nature when:

Den på fig. 18 viste ikke-linearitet er av den ulikeparede type. The one in fig. 18 shown non-linearity is of the odd-paired type.

Hvorvidt ikke-lineariteten av et gitt hallelement 22 er av den likeparede eller av den ulikeparede type må bestemmes før innebygging av hallelementet i den på fig. 17 viste krets, f.eks. ved hjelp av en måling. Den etterfølgende funksjonsbe-skrivelse gjelder under den antagelse at de positive verdier av induksjonen B også tilsvarer positive verdier av utgangsspenningen VH til hallelementet 22, og at de negative verdier av induksjonen B også tilsvarer negative verdier av utgangsspenningen VH (se fig. 18). Whether the non-linearity of a given hall element 22 is of the even-paired or of the odd-paired type must be determined before incorporating the hall element into the one in fig. 17 shown circuit, e.g. using a measurement. The following functional description applies under the assumption that the positive values of the induction B also correspond to positive values of the output voltage VH of the Hall element 22, and that the negative values of the induction B also correspond to negative values of the output voltage VH (see Fig. 18).

Ved et hallelement av likeparet art, er i regelen ikke-lineariteten £(B) i funksjonen av induksjonen B enten alltid positiv, som vist ved den upunkterte karakteristikk på fig. 19, eller alltid negativ, som vist ved den punkterte karakteristikk på fig. 19. In the case of an even-paired Hall element, as a rule the non-linearity £(B) in the function of the induction B is either always positive, as shown by the undotted characteristic in fig. 19, or always negative, as shown by the dotted characteristic in fig. 19.

Ved et hallelement 22 av ulikeparet type er i regelen ikke-lineariteten £(B) i funksjonen av induksjonen B enten som vist ved den på fig. 2 0 upunkterte karakteristikk, positiv for positive verdier av B og negativ for negative verdier av B, eller omvendt, som vist ved den punkterte karakteristikk på fig. 20, negativ for positive verdier av B og positive for negative verdier av B. In the case of a Hall element 22 of the odd-coupled type, the non-linearity £(B) in the function of the induction B is, as a rule, either as shown by the one in fig. 20 unpunctuated characteristic, positive for positive values of B and negative for negative values of B, or vice versa, as shown by the punctuated characteristic in fig. 20, negative for positive values of B and positive for negative values of B.

Er hallelementet 22 på ideell måte av likeparet art, blir den fjerde inngang E4på differensialforsterkeren 26 ikke benyttet, dvs. at den på fig. 17 punktert tegnede valgfrie forbindelse mellom utgangen på spenningsfølgeren 31 og den fjerde inngang E4på differensialforsterkeren 26 faller bort og bare absoluttverdien av utgangsspenningen VH til hallelementet 22 når den første inngang E±på differensialforsterkeren 26 over er-verdiprosessoren 24. If the hall element 22 is ideally of a matched type, the fourth input E4 of the differential amplifier 26 is not used, i.e. that in fig. 17 dashed optional connection between the output of the voltage follower 31 and the fourth input E4 of the differential amplifier 26 falls away and only the absolute value of the output voltage VH of the Hall element 22 reaches the first input E± of the differential amplifier 26 above the is-value processor 24.

Har i dette tilfelle hallelementet 22 en tilsvarende karakteristikk som den samme som er fremstilt upunktert på fig. 19 og under den forutsetning at spenningsfølgeren 31 har en positiv vinning +1, må forsterkeren 27 være en inverterende forsterker slik at kaskadekretsen 24,'26;27 ikke forårsaker noen spennings inversjon. Har hallelementet 22 derimot en lignende karakteristikk som den samme som er vist punktert på fig.19, må forsterkeren 2 7 under samme forutsetninger være en ikke-inverterende forsterker, slik at kaskadekretsen 24;26;27 forårsaker en spenningsinversjon. Er hallelementet 22 på ideell måte av ulikeparet art, kan kontrollorganet 28, venderen 29 og den inverterende forsterker 3 0 utelates, det vil si at det dannes ingen absoluttverdi av utgangsspenningen VH til hallelementet 22, og denne utgangsspenning VH tilføres en fjerde inngang E4på differensialforsterkeren 26. I den siste er den fjerde inngang E4forbundet over en tredje inngangsmotstand R6med den inverterende inngang på operasjonsforsterkeren 33. In this case, does the hall element 22 have a similar characteristic to the same one that is shown unpunctured in fig. 19 and under the assumption that the voltage follower 31 has a positive gain +1, the amplifier 27 must be an inverting amplifier so that the cascade circuit 24,'26;27 does not cause any voltage inversion. If the hall element 22, on the other hand, has a similar characteristic to the same one shown dotted in fig.19, the amplifier 27 must under the same conditions be a non-inverting amplifier, so that the cascade circuit 24;26;27 causes a voltage inversion. If the Hall element 22 is ideally of an odd-pair type, the control element 28, the inverter 29 and the inverting amplifier 30 can be omitted, that is to say that no absolute value of the output voltage VH is formed for the Hall element 22, and this output voltage VH is supplied to a fourth input E4 of the differential amplifier 26 In the latter, the fourth input E4 is connected via a third input resistor R6 to the inverting input of the operational amplifier 33.

Har i dette tilfelle hallelementet 22 en tilsvarende karakteristikk som den samme som er vist upunktert på fig. 2 0 og igjen under den forutsetning at spenningsfølgeren 31 har en positiv vinning +1, må forsterkeren 27 være en inverterende forsterker, slik at kaskadekretsen 31;26;27 ikke forårsaker noen spenningsinversjon. Har hallelementet 22 derimot en tilsvarende karakteristikk som den samme som er vist punktert på fig. 20, må forsterkeren 27 under tilsvarende forutsetninger være en ikke-inverterende forsterker, slik at kaskadekretsen 31;26;27 forårsaker en spenningsinversjon. In this case, does the hall element 22 have a similar characteristic to that which is shown undotted in fig. 2 0 and again under the assumption that the voltage follower 31 has a positive gain +1, the amplifier 27 must be an inverting amplifier, so that the cascade circuit 31;26;27 does not cause any voltage inversion. Does the hall element 22, on the other hand, have a similar characteristic to that which is shown dotted in fig. 20, the amplifier 27 must under similar conditions be a non-inverting amplifier, so that the cascade circuit 31;26;27 causes a voltage inversion.

De på fig. 19 og 20 fremstilte karakteristikker er ideelle karakteristikker. I praksis er disse karakteristikker ikke så symmetrisk anordnet om f(B)-aksen, respektive nullpunktet, det vil si at i praksis er i regelen en blanding av likeparethet og ulikeparethet til stede. I dette tilfelle må utgangsspenningen VH til hallelementet 22 nå både den første inngang E]_ over er-verdiprosessoren 24 og den fjerde inngang E4over spenningsføl-geren 31. Da usymmetrien ved likeparede og ulikeparede ikke-lineariteter ikke ubetinget er like store, kan de ved valg av forskjellige verdier av inngangsmotstandene R3og R6korrigeres i ulike sterk grad. Den første og den fjerde inngang E^og E4på differensialforsterkeren 26 danner således hver av to er-verdi-innganger. Ved den fjerde inngang E4forekommer alltid utgangsspenningen VH til hallelementet 22 med sitt virkelige fortegn, mens absoluttverdien av denne utgangsspenning alltid er tilstede på den første inngang av dif f erensialf orster-keren 26. Summen av de to spenningene på de to inngangene E±og E2av differensialforsterkeren 26 danner her er-verdien for kontrollkretsen 24;25;26;27. Those in fig. 19 and 20 manufactured characteristics are ideal characteristics. In practice, these characteristics are not so symmetrically arranged about the f(B) axis, respectively the zero point, that is to say that in practice there is usually a mixture of equality and inequality. In this case, the output voltage VH of the Hall element 22 must reach both the first input E]_ above the actual value processor 24 and the fourth input E4 above the voltage follower 31. Since the asymmetry in the case of even-paired and odd-paired nonlinearities are not unconditionally equal, they can selection of different values of the input resistors R3 and R6 are corrected to varying degrees. The first and fourth inputs E^ and E4 on the differential amplifier 26 thus each form two real-value inputs. At the fourth input E4, the output voltage VH of the Hall element 22 always occurs with its real sign, while the absolute value of this output voltage is always present at the first input of the differential amplifier 26. The sum of the two voltages at the two inputs E± and E2av the differential amplifier 26 here forms the er value for the control circuit 24;25;26;27.

Kort sammenfattet kan virkemåten for den på fig. 17 viste krets beskrives som i det følgende: Referansespenningene vRef ^/ VRef 2' VRef,3og VRef,4<v>el9es slik at det På inngangen av forsterkeren 27 fås en positiv bør-verdi, når forsterkeren 27 er inverterende, og omvendt oppstår en negativ bør-verdi når forsterkeren 27 er ikke-inverterende, slik at i begge tilfeller fås en negativ grunnspenning som bør-verdi på kontrollinngangen M av hallelementet 22. Er det ved hjelp av hallelementet 22 målte magnetfelt f.eks. et sinusformet vekselfelt, er utgangsspenningen VH fra hallelementet 22 en sinusformig vekselspenning. Ved hallelementet 22 med ideelt ulikeparede ikke-lineariteter blir denne sinusformige vekselspenning VH ført uforandret til den fjerde inngang E4på differensialforsterkeren 2 6 som er-verdi, og deretter, alt etter positiv eller negativ vinning i forsterkeren 27, overlagret den konstante bør-verdi med eller uten inversjon slik at den negative spenning på kontrollinngangen M av hallelementet 22 i den riktige retning blir mindre respektive mere negativ, idet totalspenningen på kontrollinngangen i hvert tilfelle må bli negativ. Briefly summarized, the operation of the one in fig. The circuit shown in 17 is described as follows: The reference voltages vRef ^/ VRef 2' VRef,3 and VRef,4<v>el9es so that a positive desired value is obtained at the input of the amplifier 27, when the amplifier 27 is inverting, and vice versa occurs a negative setpoint value when the amplifier 27 is non-inverting, so that in both cases a negative base voltage is obtained as the setpoint value on the control input M of the Hall element 22. Is there a magnetic field measured with the help of the Hall element 22, e.g. a sinusoidal alternating field, the output voltage VH from the Hall element 22 is a sinusoidal alternating voltage. At the Hall element 22 with ideally oddly paired nonlinearities, this sinusoidal alternating voltage VH is fed unchanged to the fourth input E4 of the differential amplifier 2 6 which is the actual value, and then, according to positive or negative gain in the amplifier 27, the constant should value is superimposed with or without inversion so that the negative voltage on the control input M of the hall element 22 in the correct direction becomes less or more negative, as the total voltage on the control input must in each case become negative.

Ved et hallelement 22 med ideelt likeparede ikke-lineariteter skjer det samme, bare at denne gang blir de negative halvbølger av utgangsspenningen VH fra hallelementet 22 likerettet ved hjelp av venderen 29 og den inverterende forsterker 30, og den således likerettede utgangsspenning VH tilført den første inngang E1på differensialforsterkeren 26 som er-verdi. Er vinningen til den inverterende forsterker lik -1, er de likerettede negative halvbølger like store som de positive halvbøl-ger, men forøvrig ikke like store. Ved et hallelement 22 med usymmetriske ikke-lineariteter, dvs. når det forekommer en kombinasjon av likeparede og ulikeparede ikke-lineariteter, må også er-verdien være en kombinasjon av de begge ovennevnte er-verdier, dvs. en uforandret utgangsspenning VH må samtidig tilføres inngangen E4og den likerettede utgangsspenning VH må samtidig tilføres inngangen E]_. I dette tilfelle blir summen av den veiede utgangsspenning VH og den veiede likerettede utgangsspenning VH effektiv som total er-verdi, idet verdiene av inngangsmotstandene R6respektive R3hver danner vekt-faktoren. With a Hall element 22 with ideally matched non-linearities, the same thing happens, only that this time the negative half-waves of the output voltage VH from the Hall element 22 are rectified by means of the inverter 29 and the inverting amplifier 30, and the thus rectified output voltage VH is supplied to the first input E1 on the differential amplifier 26 which is value. If the gain of the inverting amplifier is equal to -1, the rectified negative half-waves are as large as the positive half-waves, but otherwise not as large. In the case of a Hall element 22 with unsymmetrical non-linearities, i.e. when a combination of even-paired and odd-paired non-linearities occurs, the er-value must also be a combination of the two above-mentioned er-values, i.e. an unchanged output voltage VH must be supplied at the same time the input E4 and the rectified output voltage VH must be simultaneously supplied to the input E]_. In this case, the sum of the weighted output voltage VH and the weighted rectified output voltage VH becomes effective as the total value, the values of the input resistances R6 and R3 each forming the weighting factor.

Da følsomheten og dermed også utgangsspenningen VH til hallelementet 22 er tilnærmet omvendt proporsjonal med sperresjiktets tykkelse ved et gitt magnetfelt, og denne tykkelse på den annen side er proporsjonal med spenningen som forekommer på kontrollinngangen M, blir ikke-lineariteten i utgangsspenningen VH korrigert når spenningen på kontrollinngangen M av hallelementet 22 kontrollteknisk forandres i den riktige retning. Since the sensitivity and thus also the output voltage VH of the Hall element 22 is approximately inversely proportional to the thickness of the barrier layer at a given magnetic field, and this thickness on the other hand is proportional to the voltage occurring at the control input M, the non-linearity in the output voltage VH is corrected when the voltage on the control input M of the hall element 22 is technically changed in the correct direction.

Fig. 21 tilsvarer tilnærmet fig. 1 og fig. 22 tilnærmet fig. 2, med den eneste forskjell at på de to figurene1og2er det elektrisk ledende portsjikt 10 erstattet av tre parallelle og ved siden av hverandre og anordnede og fra hverandre skilte portsjikt 10a, 10b og 10c. Det midtre portsjikt 10b dekker den del av den aktive sone 7 som rommer forbindelseskontaktene 1, 4 og 5 fullstendig oventil og har en portforbindelse G. Det på figuren viste venstre portsjikt 10a dekker fullstendig oventil den del av den aktive sone 7 som rommer forbindelseskontakten 2 og har en portforbindelse OL. Den på tegningen viste høyre portsjikt dekker fullstendig oventil den del av den aktive sone7som rommer forbindelseskontakten 3, og har en portforbindelse Fig. 21 corresponds approximately to fig. 1 and fig. 22 approximately fig. 2, with the only difference that in the two figures 1 and 2 the electrically conductive gate layer 10 is replaced by three parallel and adjacent gate layers 10a, 10b and 10c arranged and separated from each other. The middle gate layer 10b covers the part of the active zone 7 that accommodates the connection contacts 1, 4 and 5 completely above and has a gate connection G. The left gate layer 10a shown in the figure completely covers the part of the active zone 7 that accommodates the connection contact 2 and has a port connection OL. The right port layer shown in the drawing completely covers above the part of the active zone 7 which accommodates the connection contact 3, and has a port connection

OR. OR.

Fig.23 tilsvarer tilnærmet fig. 3 og fig. 24 tilnærmet fig. 4, med den forskjell at de to ytre strømforbindelseskontakter 2 og3er firkantringformede og hver omgir siden av et kontaktområde2a, respektive 3a av en portforbindelse OL respektive OR, idet de to kontaktområder 2a og 3a av portforbindelsene OL og OR er kraftig dopet med fremmedatomer og av motsatt ledningstype P av forbindelseskontaktene 2 og 3, det vil si at de består av P+<->materiale, mens forbindelseskontaktene 2 og 3 består av fly-mater iale . Fig.23 corresponds approximately to fig. 3 and fig. 24 approximately fig. 4, with the difference that the two outer current connection contacts 2 and 3 are square ring-shaped and each surrounds the side of a contact area 2a, respectively 3a of a gate connection OL and OR respectively, the two contact areas 2a and 3a of the gate connections OL and OR being heavily doped with foreign atoms and of the opposite wire type P of the connection contacts 2 and 3, that is to say that they consist of P+<-> material, while the connection contacts 2 and 3 consist of flight material.

Det på fig. 21 og 22 respektive 23 og 24 fremviste hallelement må eksternt kobles på samme måte som hallelementet 22 på fig. 16, da det nå bare forekommer to ekstra portforbindelser OL og OR som tjener til kompensasjon av nullspenningen (offset-spenningen) i hallelementet. Ekvivalentkretsdiagrammet for hallelementet består nå i overensstemmelse med fig. 2 5 av fire motstander R7, Rg, Rg og RiO'samt av to felteffekttransistorer 34 og 35, hvis portforbindelser hver utgjør portforbindelsen OL respektive OR på hallelementet. Motstanden R7, kilde-d-elektrode-området i felteffekttransistoren 34 og motstanden 9 er koblet i serie i den angitte rekkefølge og motstanden R8, kilde-d-elektrode-området av felteffektortransistoren 35 og motstanden R10på lignende vis. De to frie ender av motstandene R7og R8er forbundet med hverandre og danner forbindelseskontakten El på hallelementet, som mates med strømmen "i" fra den eksterne strømgenerator nøyaktig som på fig. 16. Den frie forbindelse av motstanden Rg danner forbindelseskontakten 2 og den frie forbindelse av motstanden R10forbindelseskontakten 3 på hallelementet. De to forbindelseskontakter 2 og 3 er, nøyaktig som på fig. 16, forbundet eksternt over hver av en motstand R^ respektive R2, med polen Vss til matespenningen VDD;VgS, mens en annen pol på strømgeneratoren 21 er ført til dennes pol VDD. Den felles forbindelse av motstanden R7og felteffekttransistoren 34 danner en første sensorforbindelse S-^ og den felles forbindelse av motstanden R8og felteffektortransistoren 3 5 den annen sensorforbindelse S2av hallelementet. Man har R-^= R2og R7= R8. Ved et ideelt hallelement uten nullspenning (offset-spenning) has dessuten Rg = R10med Rl0= R7• Kilde-d-elektrodemotstandene til de to felteffektortransistorene 3 4 og 3 5 er likeledes de samme og betegnet med RT, mens de to portforbindelser OL og OR står under samme elektriske spenning. That in fig. 21 and 22 and 23 and 24, respectively, the hall element shown must be externally connected in the same way as the hall element 22 in fig. 16, as there are now only two additional gate connections OL and OR which serve to compensate the zero voltage (offset voltage) in the Hall element. The equivalent circuit diagram for the Hall element now consists in accordance with fig. 2 5 of four resistors R7, Rg, Rg and RiO' as well as of two field effect transistors 34 and 35, whose gate connections each form the gate connection OL and OR respectively on the Hall element. Resistor R7, source d-electrode region of field effect transistor 34 and resistor 9 are connected in series in the order indicated and resistor R8, source d-electrode region of field effect transistor 35 and resistor R10 similarly. The two free ends of the resistors R7 and R8 are connected to each other and form the connecting contact El on the Hall element, which is fed with the current "i" from the external current generator exactly as in fig. 16. The free connection of the resistor Rg forms the connection contact 2 and the free connection of the resistor R10 the connection contact 3 on the Hall element. The two connection contacts 2 and 3 are, exactly as in fig. 16, connected externally across each of a resistor R^ and R2 respectively, with the pole Vss to the supply voltage VDD;VgS, while another pole of the current generator 21 is connected to its pole VDD. The common connection of the resistor R7 and the field effect transistor 34 forms a first sensor connection S-^ and the common connection of the resistor R8 and the field effector transistor 3 forms the second sensor connection S2 of the Hall element. One has R-^= R2 and R7= R8. In the case of an ideal Hall element without zero voltage (offset voltage) we also have Rg = R10 with Rl0= R7• The source-d electrode resistances of the two field effector transistors 3 4 and 3 5 are likewise the same and denoted by RT, while the two gate connections OL and OR are under the same electrical voltage.

Ved ikke-ideelle hallelementer med gitt nullspenning (offset-spenning) gjelder f.eks. R9= R10+ AR, dvs. at målebroen R7;34;R9;R1;R2;R10;35;R8er usymmetrisk, og det oppstår ved et fraværende magnetfelt en utgangsspenning forskjellig fra null ved utgangen S1;S2på hallelementet. Denne kan kompenseres ved at spenningen på portforbindelsen OR til felteffektortransistoren 35 endres på en slik måte at dennes kilde-d-elektrode-området får en motstand RT + AR. Derved blir målebroen igjen symmetrisk, da AR av motstanden R9kompenseres ved AR i kilde-d-elektrode-området i felteffektortransistoren 35. Spenningen på utgangen S1;S2av hallelementet blir således på korrekt måte igjen null ved manglende magnetfelt. Det vil si at nullspenningen til hallelementet kan kompenseres forekommende ved hjelp av de elektriske spenninger som forekommer på hallelementets to portforbindelser OR og OL. For non-ideal hall elements with a given zero voltage (offset voltage), e.g. R9= R10+ AR, i.e. that the measuring bridge R7;34;R9;R1;R2;R10;35;R8 is unsymmetrical, and an output voltage different from zero occurs in the absence of a magnetic field at the output S1;S2 of the Hall element. This can be compensated for by changing the voltage on the gate connection OR of the field effector transistor 35 in such a way that its source d-electrode region acquires a resistance RT + AR. Thereby, the measuring bridge becomes symmetrical again, as AR of the resistor R9 is compensated by AR in the source-d-electrode area of the field effector transistor 35. The voltage at the output S1;S2 of the Hall element thus correctly becomes zero again in the absence of a magnetic field. That is to say, the zero voltage of the Hall element can be compensated by the electrical voltages occurring on the Hall element's two port connections OR and OL.

Claims

1. Integrable hall element (22) which has two sensor connection contacts (4, 5) and at least two current connection contacts (1, 2, 3), arranged on the surface of the hall element (22), and at least one barrier layer (11 or 12 ; 7) arranged between the active zone (7) in the hall element (22) and the surface of the hall element (22), where the barrier layer covers the active zone (7) of the hall element (22) from above, characterized in that the barrier layer (11) is formed by a depletion zone, which is generated by electrostatic influence by means of an electric voltage that lies above a gate connection (G) on an electrically conductive gate layer (10), that the gate layer (10), separated by an oxide layer , is arranged on the surface of the hall element (22) so that the gate layer (10) and thus also the depletion zone covers the active zone (7) in the hall element (22) above.

2. Integrable hall element according to claim 1, characterized in that the electrically conductive port layer (10) is formed by three parallel port layers (10a, 10b, 10c) arranged next to each other and separated from each other, the middle port layer (10b) above covers the part of the active zone (7) where three middle connection contacts (1, 4, 5) on the hall element are found, that the two other port layers (10a, 10c) each cover a part of the active zone (7) in each of in which a further connecting contact (2, 3) on the hall element is contained, and that all three port layers (10a, 10b, 10c) each have a port connection (G, OL, OR).

3. Application of the integrable Hall element according to one of claims 1 and 2, in a power meter or an electricity meter to measure an electric current or to form a voltage-current product.