UA72826C2 - Magnetic field strength transducer - Google Patents
Magnetic field strength transducer Download PDFInfo
- Publication number
- UA72826C2 UA72826C2 UA2003032791A UA2003032791A UA72826C2 UA 72826 C2 UA72826 C2 UA 72826C2 UA 2003032791 A UA2003032791 A UA 2003032791A UA 2003032791 A UA2003032791 A UA 2003032791A UA 72826 C2 UA72826 C2 UA 72826C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- magnetic field
- terminals
- semiconductor layer
- transducer
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 abstract description 3
- 235000001537 Ribes X gardonianum Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000001535 Ribes X utile Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000016919 Ribes petraeum Nutrition 0.000 abstract 1
- 244000281247 Ribes rubrum Species 0.000 abstract 1
- 235000002355 Ribes spicatum Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід стосується напівпровідникових сенсорів магнітного поля, які використовують ефект Холла. 2 Відомий вимірювальний перетворювач магнітного поля, який містить сформовані на підкладці напівпровідникову область, типово прямокутної форми, та чотири виводи - по одному на кожній стороні напівпровідникової області. Два навпроти розміщені виводи є струмовими, а дві інші - потенційними (К.5.The invention relates to semiconductor magnetic field sensors that use the Hall effect. 2 A known measuring transducer of the magnetic field, which contains a semiconductor region formed on a substrate, typically rectangular in shape, and four terminals - one on each side of the semiconductor region. The two opposite terminals are current, and the other two are potential (K.5.
Ророміс, Нар ЕпПесі ЮОемісез, Адат Ніїдег, Вгівіо!, РНйаде!рніа апа Мем Могк, 1991. Р.б1)|, Базуючись на ефекті Холла такий перетворювач дозволяє вимірювати індукцію магнітного поля. Однак, його недоліками є, по-перше, неможливість проводити вимірювання просторового розподілу магнітного поля без відповідного просторового переміщення перетворювача, і по-друге, неможливість виміряти магнітне поле в беспосередній близкості до джерела магнітного поля (зокрема, до поверхні магніту).Roromis, Nar EpPesi YuOemisez, Adat Niideg, Vgivio!, Rnyade!rnia apa Mem Mogk, 1991. R.b1)|, Based on the Hall effect, such a converter allows measuring the magnetic field induction. However, its disadvantages are, firstly, the impossibility of measuring the spatial distribution of the magnetic field without corresponding spatial movement of the transducer, and secondly, the impossibility of measuring the magnetic field in close proximity to the source of the magnetic field (in particular, to the surface of the magnet).
Відомий вимірювальний перетворювач, який містить сформовані на підкладці область напівпровідникового шару та з'єднані з цією областю два струмові виводи та декілька потенційних виводів. Струмові виводи 12 розміщені на протилежних сторонах області напівпровідникового шару, а потенційні - на інших сторонах цієї області і утворюють пари. Кожна пара потенційних виводів є дзеркально симетричною відносно умовної осі, яка з'єднує струмові виводи |К.5. Ророміс, НаіїЇ ЕбПбесі Оемісез, Адат Ніїдег, ВгівісІЇ, РийадеІрніа апа Мем Могк, 1991. Р.61). Різниця напруг на кожній парі потенційних виводів є пропорційною значенню струму через струмові виводи та індукції магнітного поля в області напівпровідникового шару, яка знаходиться між потенційними виводами.A measuring transducer is known, which contains an area of a semiconductor layer formed on a substrate and two current terminals and several potential terminals connected to this area. Current terminals 12 are located on opposite sides of the semiconductor layer region, and potential terminals are located on other sides of this region and form pairs. Each pair of potential outputs is mirror-symmetrical relative to the conditional axis that connects the current outputs |K.5. Roromis, NaiiYi EbPbesi Oemisez, Adat Niyideg, VgivisII, RiyadeIrnia apa Mem Mogk, 1991. R.61). The voltage difference on each pair of potential terminals is proportional to the value of the current through the current terminals and the induction of the magnetic field in the region of the semiconductor layer, which is located between the potential terminals.
Маючи декілька пар потенційних виводів, такий перетворювач дозволяє проводити вимірювання магнітного поля одночасно в декількох точках простору. Тобто, стає можливим виміряти просторовий розподіл магнітного поля без просторового переміщення перетворювача.Having several pairs of potential outputs, such a converter allows measuring the magnetic field simultaneously at several points in space. That is, it becomes possible to measure the spatial distribution of the magnetic field without spatially moving the transducer.
Однак, як і в цьому і в раніше згаданому перетворювачі, виводи, які оточують зі всіх сторін с 29 напівпровідниковий шар, тобто активну область перетворювача, не дозволяють наблизити цю активну область (3 до джерела вимірюваного магнітного поля. Це погіршує точність вимірювання розподілу магнітного поля в беспосередній близкості до джерела поля.However, as in this and the previously mentioned converter, the leads that surround the semiconductor layer on all sides, that is, the active region of the converter, do not allow this active region (3) to be brought closer to the source of the measured magnetic field. This worsens the accuracy of measuring the distribution of the magnetic field in close proximity to the field source.
В основі винаходу поставлено завдання створити вимірювальний перетворювач магнітного поля, в якому введення нових елементів та зв'язків дозволяє підвищити точність вимірювань. оThe basis of the invention is the task of creating a magnetic field measuring transducer, in which the introduction of new elements and connections allows to increase the accuracy of measurements. at
Поставлене завдання досягається тим, що вимірювальний перетворювач магнітного поля, який містить Га сформовані на підкладці область напівпровідникового шару та з'єднані з цією областю два струмові виводи та декілька потенційних виводів, згідно винаходу, має по одному потенційному виводу під'єднаному до кожного со струмового виводу, а всі виводи перетворювача розміщені на підкладці лише по одній стороні області су напівпровідникового шару.The task is achieved by the fact that the measuring transducer of the magnetic field, which contains an area of the semiconductor layer formed on the substrate and two current terminals and several potential terminals connected to this area, according to the invention, has one potential terminal connected to each current terminal, and all the terminals of the converter are placed on the substrate only on one side of the area of the semiconductor layer.
Зо Введення нових елементів та відповідних зв'язків дозволяє створити вимірювальний перетворювач, в якого - напівпровідниковий шар може бути розміщеним на краю підкладки, і тим самим, створити умови максимального наближення активної області вимірювального перетворювача до об'єкту досліджень. В свою чергу це підвищує точність вимірювання просторового розподілу магнітного поля в безпосередній близкості до джерела цього поля. «Introduction of new elements and corresponding connections allows to create a measuring transducer in which - the semiconductor layer can be placed on the edge of the substrate, and thereby create conditions for the maximum approximation of the active area of the measuring transducer to the object of research. In turn, this increases the accuracy of measuring the spatial distribution of the magnetic field in the immediate vicinity of the source of this field. "
На Фіг.1 зображена схема вимірювального перетворювача магнітного поля, який має такі елементи; І - З підкладка; Ії - напівпровідниковий шар; ПП - пара струмових виводів (контактні площадки 6, 7); ІМ - с потенційні виводи, кількість яких визначає кількість точок вимірювання просторового розподілу магнітного поляFigure 1 shows a diagram of a magnetic field measuring transducer, which has the following elements; And - With lining; Ii - semiconductor layer; PP - a pair of current terminals (contact pads 6, 7); IM - with potential outputs, the number of which determines the number of measurement points of the spatial distribution of the magnetic field
Із» і може бути довільною (контактні площадки 1, 2, 3, 4, 5); М - пара потенційних виводів (контактні площадки 8, 9), які під'єднані до відповідних струмових виводів. Всі виводи перетворювача розміщені на підкладці лише по одній стороні області напівпровідникового шару. Активною областю вимірювального перетворювача є -1 395 напівпровідниковий шар ІЇ в зоні під єднання до нього потенційних виводів ІМ. Цю активну область формують на краю підкладки |. ко В процесі вимірювання активну область перетворювача розміщують в магнітному полі, просторовий розподіл со якого вздовж осі Х є предметом дослідження. Перетворювач живлять джерелом постійного струму, яке під'єднують до струмових виводів І. ко 50 На потенційних виводах формуються напруги, які мають дві складові. Перша складова, яка обумовленаFrom" and can be arbitrary (contact pads 1, 2, 3, 4, 5); M - a pair of potential leads (contact pads 8, 9) which are connected to the corresponding current leads. All the terminals of the converter are placed on the substrate only on one side of the region of the semiconductor layer. The active area of the measuring transducer is -1 395 the semiconductor layer II in the zone of connection to it of the potential terminals of the IM. This active region is formed at the edge of the substrate |. ko In the process of measurement, the active area of the transducer is placed in a magnetic field, the spatial distribution of which along the X axis is the subject of research. The converter is powered by a source of direct current, which is connected to the current terminals I. ko 50. At the potential terminals, voltages are formed that have two components. The first component, which is determined
Ф перерозподілом дрейфуючих в електричному полі носіїв заряду, є корисним сигналом. Ця складова є функцією індукції магнітного поля в активній області вимірювального перетворювача. Друга складова, яка обумовлена падінням напруги на напівпровідниковому шарі, є паразитною. Враховуючи магніторезистивний та терморезистивний ефекти, паразитна складова не є стабільною величиною і вимагає спеціальної компенсації. 59 Тому, на відміну від найближчого аналога, в якому вихідні сигнали (Холлівські напруги) формуються наФ redistribution of charge carriers drifting in the electric field is a useful signal. This component is a function of magnetic field induction in the active region of the measuring transducer. The second component, which is caused by the voltage drop on the semiconductor layer, is parasitic. Taking into account magnetoresistive and thermoresistive effects, the parasitic component is not a stable value and requires special compensation. 59 Therefore, unlike the closest analogue, in which the output signals (Hall voltages) are formed on
ГФ) парах потенційних виводах в диференційні формі, вихідні сигнали вимірювального перетворювача згідно 7 винаходу формуються на потенційних виводах ІМ (крім тих, які під'єднані до струмових виводів) відносно опорних напруг. Ці опорні напруги отримують шляхом ділення різниці напруг, яка формується на парі потенційних виводів М. бо Таким чином, корисними сигналами вимірювального перетворювача згідно винаходу є різниці напругGF) pairs of potential terminals in a differential form, the output signals of the measuring converter according to 7 of the invention are formed on the potential terminals of the IM (except those connected to the current terminals) relative to the reference voltages. These reference voltages are obtained by dividing the voltage difference, which is formed on a pair of potential terminals M. because Thus, the useful signals of the measuring converter according to the invention are the voltage differences
М1-Мве/К, Мо-Мво/Ко, ... Маи-Мво/Ки, де Мі, Мо, ... Ми, - напруги на потенційних виводах (контактних площадках 1, 2, -.5 Фіг.1);M1-Mve/K, Mo-Mvo/Ko, ... Mai-Mvo/Ky, where Mi, Mo, ... My, - voltages on potential terminals (contact pads 1, 2, -.5 Fig. 1) ;
Мво - різниця напруг на потенційних виводах (контактні площадки 8, 9), які з'єднані з струмовими виводами (контактні площадки 6, 7); К4, Ко, ...Ка - коефіцієнти ділення. бо Опорні напруги Маб/К служать для компенсації паразитних складових вихідних сигналів і, таким чином,Mvo - voltage difference on the potential terminals (contact pads 8, 9), which are connected to the current terminals (contact pads 6, 7); K4, Ko, ...Ka - division coefficients. because Reference voltages Mab/K serve to compensate for parasitic components of the output signals and, thus,
забезпечують виділення корисних складових, які несуть інформацію про величини індукцій магнітного поляensure the selection of useful components that carry information about the values of magnetic field inductions
Вхч, Вухо, ... Вхп (на Фіг.1 вектор індукції поля напрямлено перпендикулярно до поверхні підкладки перетворювача е ВІ.Вхх, Ухо, ... Вхп (in Fig. 1, the field induction vector is directed perpendicular to the surface of the substrate of the transducer e VI.
Введення у вимірювальний перетворювач згідно винаходу потенційних виводів У, які під'єднані до струмових виводів Ії, забезпечують високу точність вимірювання падіння напруги на напівпровідниковому шарі, що є основою високої точності формування опорних напруг.The introduction into the measuring converter according to the invention of the potential terminals U, which are connected to the current terminals Ii, ensure high accuracy of measuring the voltage drop on the semiconductor layer, which is the basis of the high accuracy of the formation of reference voltages.
Активна область вимірювального перетворювача згідно винаходу може розміщатися на як завгодно малій відстані від краю підкладки. В залежності від технології виготовлення перетворювача (технологія твердотільних 70 інтегральних схем, тонкоплівкова технологія, технологія об'ємних структур тощо), ця відстань може знаходитися в межах від декількох мікрометрів до декількох сотень мікрометрів.The active area of the measuring transducer according to the invention can be placed at any small distance from the edge of the substrate. Depending on the transducer manufacturing technology (solid-state 70 integrated circuit technology, thin-film technology, volumetric structure technology, etc.), this distance can range from a few micrometers to several hundred micrometers.
Зокрема, використовуючи традиційну технологію тонкоплівкових перетворювачів Холла на напівпровідникових матеріалах групи А|Ву, можна виготовити вимірювальний перетворювач розподілу магнітного поля з відстанню між активною областю перетворювача та об'єктом дослідження не більше 5Омкм, що 75 приблизно на порядок менше ніж в аналога. Таким чином, при дослідженні приповерхневих магнітних полів на мінімально можливих відстанях, наприклад бОмкм від мікрооб'єктів чи об'єктів з зернистою (доменною) структурою, запропонований вимірювальний перетворювач дозволяє підвищити в декілька разів точність вимірювання розподілу магнітного поля. овIn particular, using the traditional technology of thin-film Hall transducers on semiconductor materials of the A|Vu group, it is possible to manufacture a measuring transducer of the distribution of the magnetic field with a distance between the active area of the transducer and the research object of no more than 5Ωm, which is approximately 75 orders of magnitude less than the analogue. Thus, when studying near-surface magnetic fields at the minimum possible distances, for example bΩm from micro-objects or objects with a granular (domain) structure, the proposed measuring transducer allows to increase the accuracy of measuring the distribution of the magnetic field several times. ov
А. шк В Ву Ве Ву ВеA. shk V Wu Ve Wu Ve
І І І І 1I I I I 1
ЕВ НЕО ев г нва ВЕ оре ЛЕК кодове ЕН Х мEV NEO ev g nva VE ore LEK code EN X m
Я ее В смI ee In cm
А Беий ра й сій А ой о им МИ м м/о м/ м/ Мм/ її (Се)A Beiy ra y siy A oy o im MY m m/o m/ m/ Mm/ her (Se)
Фіг. Ге (ее)Fig. Gee (ee)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2003032791A UA72826C2 (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Magnetic field strength transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2003032791A UA72826C2 (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Magnetic field strength transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA72826C2 true UA72826C2 (en) | 2005-04-15 |
Family
ID=34884752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UA2003032791A UA72826C2 (en) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Magnetic field strength transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA72826C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4002C2 (en) * | 2008-03-19 | 2010-07-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Apparatus for measuring the intensity of the magnetic field |
-
2003
- 2003-03-31 UA UA2003032791A patent/UA72826C2/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4002C2 (en) * | 2008-03-19 | 2010-07-31 | Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы | Apparatus for measuring the intensity of the magnetic field |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110678767B (en) | Magnetic field sensor with error calculation | |
US11239761B2 (en) | Coreless current sensor for high current power module | |
JP6431004B2 (en) | Hall sensor and sensor array | |
US10605874B2 (en) | Magnetic field sensor with magnetoresistance elements having varying sensitivity | |
JP2013134202A (en) | Current sensor | |
US20160041209A1 (en) | Sensor element with temperature compensating function, and magnetic sensor and electric power measuring device which use same | |
UA72826C2 (en) | Magnetic field strength transducer | |
CN110726423A (en) | Hall sensor, corresponding device and method | |
US9362485B2 (en) | Vertical hall effect sensor with offset reduction using depletion regions | |
JP2012112655A (en) | Displacement detector | |
Lozanova et al. | Two-axis silicon Hall effect magnetometer | |
US11131727B2 (en) | Magnetic sensor device | |
UA72832C2 (en) | Magnetic field strength transducer | |
WO2006028427A1 (en) | Magnetic field measuring sensor | |
WO2006028426A1 (en) | Magnetic field measuring sensor | |
UA74628C2 (en) | Multiposition three-dimensional magnetic field strength transducer | |
JP7249865B2 (en) | Magnetic sensor and magnetic sensor module | |
UA73816C2 (en) | Magnetic field strength transducer | |
UA72831C2 (en) | Magnetic field strength transducer | |
UA72824C2 (en) | Magnetic field strength transducer | |
RU169461U1 (en) | Differential DC meter | |
Petoussis et al. | A novel Hall effect sensor using elaborate offset cancellation method | |
BG109868A (en) | Hall-effect micro converter | |
Lozanova et al. | A novel parallel-field double-Hall microsensor with self-reduced offset and temperature drift | |
Lozanova et al. | 2D Silicon Magnetometer |