WO2014002387A1 - ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法 - Google Patents

ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法 Download PDF

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hall
electromotive force
correction
hall electromotive
hall element
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泰介 藤田
茂樹 岡武
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旭化成エレクトロニクス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a hall electromotive force correction apparatus and a hall electromotive force correction method, and more particularly, to a hall electromotive force correction apparatus and a hall electromotive force correction that can simultaneously correct an influence due to stress applied to a hall element and an influence due to temperature. Regarding the method.
  • a magnetic sensor semiconductor integrated circuit incorporating a Hall element As a magnetic sensor semiconductor integrated circuit incorporating a Hall element, a current sensor that detects a magnetic field generated by a current, a rotation angle sensor that detects rotation of a magnet, a position sensor that detects movement of a magnet, and the like have been known. Yes. It is known that the magnetic sensitivity of such a Hall element changes with temperature. Therefore, in order to correct the magnetic sensitivity of the Hall element with high accuracy, it is necessary to correct the influence of temperature. Furthermore, it is known that the magnetic sensitivity of the Hall element changes not only by the influence of temperature but also by stress (piezo Hall effect).
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram in which a semiconductor integrated circuit of a magnetic sensor is sealed in a package.
  • the lead frame 1 On the lead frame 1, there is a semiconductor integrated circuit 3 of a magnetic sensor in which a Hall element 2 is incorporated, and a mold resin 4 is provided around it.
  • the lead frame 1 and the mold resin 4 are different, stress is generated in each place including on the silicon surface. Furthermore, the stress changes as the temperature, humidity, etc. of the use environment change. Therefore, there has been a problem that the magnetic sensitivity of the semiconductor integrated circuit of the magnetic sensor changes depending on the use environment.
  • Patent Document 1 For the problem that the magnetic sensitivity of the semiconductor integrated circuit of the magnetic sensor changes due to such a use environment, it is possible to detect a change in stress using a change in the offset of the Hall element and correct the magnetic sensitivity. For example, it is disclosed in Patent Document 1.
  • Patent Document 3 to Patent Document 5 and Non-Patent Document 1 disclose that the magnetic sensitivity is corrected based on the stress detection result using a stress detection element separately from the Hall element.
  • Patent Document 6 discloses a method of reducing the stress applied to the Hall element by devising the package material and the package structure.
  • Patent Document 7 discloses that magnetic sensitivity is corrected by providing a one-chip microcomputer that controls the power supply voltage of the Hall element to solve the problem that the magnetic sensitivity of the Hall element changes depending on temperature. Has been.
  • Patent Document 1 a connection switching of a chopper switch provided so as to select a terminal pair for energizing a Hall driving current and a terminal pair for detecting Hall electromotive force from a Hall element according to a chopper clock.
  • the present invention relates to a circuit configuration for acquiring not only the Hall electromotive force but also information relating to stress in the Hall element by detecting the Hall electromotive force and the Hall element offset in a time-sharing manner.
  • FIG. 2 is a diagram showing the bridge model of the Hall element and the direction of stress, and shows the relationship between the offset of the Hall element and the stress.
  • the Hall element can be generally described using a bridge model.
  • this bridge model when a current is passed in the direction of the arrow shown in FIG. 2, the offset voltage is represented by a voltage difference (V 1 ⁇ V 3 ) between the terminals facing each other.
  • the bridge resistances Rb 1 , Rb 2 , Rb 3 , Rb 4 change depending on the stresses ⁇ X , ⁇ Y and can be expressed by the following formula (1).
  • ⁇ L Piezoresistance coefficient parallel to the direction of current flow
  • ⁇ T Piezoresistance coefficient perpendicular to the direction of current flow
  • Rb 10 Resistance value of the bridge resistance Rb 1 when the stress is 0
  • Rb 20 When the stress is 0
  • Rb 30 resistance value of the bridge resistance Rb 3 when the stress is 0
  • Rb 40 resistance value of the bridge resistance Rb 4 when the stress is 0
  • the offset The voltage (V 1 -V 3 ) can be expressed by the following equation (2).
  • the offset voltage (V 1 ⁇ V 3 ) can be expressed by the following equation (4) when calculated using the following equation (3).
  • a value including the stresses ⁇ X and ⁇ Y can be obtained using the offset of the Hall element.
  • the following formula (5) shows the Hall electromotive force and the magnetic sensitivity of the Hall element.
  • SI (T, ⁇ ) is the magnetic sensitivity of the Hall element and depends on temperature (T) and stress ( ⁇ ).
  • T temperature
  • ⁇ stress
  • the stress is a tensor amount, and it is difficult to obtain the sum of the stresses ⁇ 1 and ⁇ 2 from the above equation (4). For this reason, in Patent Document 1 described above, it is difficult to correct the stress dependence of the magnetic sensitivity.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving the Hall element
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining Hall resistance values with respect to two current directions.
  • the Hall electromotive force V H and the magnetic sensitivity of the Hall element shown in FIG. 3 are shown in the following equations (6) and (7).
  • the Hall resistance value depends on the temperature (T) and the stress ( ⁇ ), and the Hall resistance values R 1 and R 2 shown in FIG. 4 have the piezoresistance coefficients ⁇ L and ⁇ Using T , it can be expressed as the following equation (8).
  • FIG. 5 is a diagram showing the calculation result of the left side of the above equation (12).
  • the left side of the equation (12) is a value close to 1, but ⁇ PR ( ⁇ ), ⁇ PH ( It can be seen that as the absolute value of ( ⁇ ) increases, the left side of the above equation (12) deviates from 1. This indicates that when the absolute value of the stress is large, the above equation (12) does not hold, and the stress correction effect is significantly deteriorated. That is, the correction of the magnetic sensitivity in the above-described Patent Document 2 has a low accuracy and a narrow range of stress for which the correction is effective.
  • Patent Document 3 discloses a technology related to a semiconductor integrated circuit having a sensor function for detecting a physical quantity signal such as a magnetic field signal.
  • a sensor is used for the purpose of correcting a detection error of sensor signal detection that occurs in a sensor function due to the influence of stress generated in a semiconductor integrated circuit, in particular, a semiconductor integrated circuit enclosed in a package.
  • the stress detection element provided separately from the physical quantity detection unit having a function is used to detect the stress described above, and based on the stress detection result, the influence of the stress described above on the sensor function is controlled, and finally 1 shows a configuration of a semiconductor integrated circuit that reduces an error in sensor signal detection caused by the stress described above.
  • Patent Document 4 described above discloses the concept of compensating and reducing the detection error of the sensor signal detection caused by the internal stress of the semiconductor integrated circuit having the sensor function. It is.
  • the specific content of the technique disclosed in Patent Document 4 is to combine the above-described stress-dependent signals output from the first and second elements having sensitivity to the stress described above. Thus, the influence of the stress on the output signal of the semiconductor integrated circuit is controlled.
  • Patent Document 5 discloses the concept of compensating and reducing the detection error of the sensor signal detection caused by the internal stress of the semiconductor integrated circuit having the sensor function. It is.
  • the technique disclosed in Patent Document 5 is characterized in that two stress detection elements provided separately from a physical quantity detection unit having a sensor function are used. In this patent document 5, it is supposed that the information regarding the stress mentioned above can be detected with high accuracy by combining two signals obtained from these two elements.
  • Non-Patent Document 1 describes the magnetic sensitivity of the Hall element caused by the internal stress of the semiconductor integrated circuit when the Hall element is realized using the semiconductor integrated circuit formed on the silicon (100) surface. 1 shows a circuit that compensates for fluctuations in
  • the above-described stress is detected by combining two elements having sensitivity to stress of N-type diffusion resistance and P-type diffusion resistance.
  • Non-Patent Document 1 an N-type diffused resistor and a P-type diffused resistor are prepared for the purpose of detecting stress acting on a Hall element built in a semiconductor integrated circuit.
  • Patent Document 3 Patent Document 4, and Patent Document 5 described above
  • the technology disclosed in these documents is arranged at a position different from the sensor portion in the semiconductor integrated circuit.
  • the internal stress of the semiconductor integrated circuit is detected by using the stress detecting element. That is, in the methods described in Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Non-Patent Document 1 described above, the difference in stress due to the different positions of the Hall elements is ignored. Furthermore, by placing the stress detection element separately from the Hall element, an increase in layout area and an increase in current consumption occur.
  • Patent Document 6 described above discloses a method of reducing the stress applied to the sensor by devising the package. This technique defines the package shape and size, and is a method with a limited range of use.
  • Patent Document 7 described above discloses a method of temperature dependence of the magnetic sensitivity of the Hall element, but the stress dependence cannot be corrected.
  • the accuracy of stress correction can be increased by separating the Hall element and the stress detection element as in the methods shown in Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Non-Patent Document 1, There were problems such as an increase in layout area and an increase in current consumption.
  • the present invention has been made in view of such a problem.
  • the object of the present invention is to use a Hall element and a temperature sensor to suppress stress correction while suppressing an increase in layout area and an increase in current consumption.
  • An object of the present invention is to provide a Hall electromotive force correction device and a Hall electromotive force correction method that more easily correct the magnetic sensitivity of the Hall element with high accuracy by performing temperature correction.
  • the Hall electromotive force correction apparatus of the present invention corrects a Hall element (11) that generates Hall electromotive force and the Hall electromotive force of the Hall element. And a correction signal generation unit (20) for generating a signal for generating the correction signal generation unit (20), wherein the correction signal generation unit (20) is information corresponding to a resistance value between different terminals of the Hall element. And a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element based on the temperature information of the Hall element. (FIG. 6; Example 1)
  • a Hall electromotive force correction unit (19) that corrects a physical quantity based on the Hall electromotive force based on a correction signal from the correction signal generation unit.
  • the correction signal generation unit may generate a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element based on information on the magnetic sensitivity temperature characteristic of the Hall element.
  • the correction signal generation unit may generate a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element based on information on the temperature characteristic of the resistance value of the Hall element.
  • the correction signal generation unit may generate a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element based on information on the temperature characteristic of the piezoelectric coefficient of the Hall element.
  • the information on the temperature characteristic of the piezo coefficient of the Hall element is information on the temperature characteristic of the piezo Hall coefficient of the Hall element and / or information on the temperature characteristic of the piezo resistance coefficient of the Hall element.
  • a chopper switch (12) connected to the first to fourth electrodes of the Hall element is provided, and the chopper switch is configured to drive a Hall driving voltage between the first electrode and the second electrode by chopper driving. Is applied to supply the Hall driving current (I), the Hall resistance value (V R ) is measured between the first electrode and the second electrode, and the second electrode and the fourth electrode are measured. A hall driving voltage is applied between them to supply a hall driving current, and the Hall electromotive force (V H ) is measured from between the first electrode and the third electrode. . (FIGS. 17 and 18; Example 5)
  • the Hall electromotive force measurement unit (14) for measuring the Hall electromotive force (V H ) of the Hall element and the resistance value (V R ) between different terminals of the Hall element were measured, and the resistance value was A hall resistance measurement unit (13) for outputting information, and a temperature measurement unit (15) for measuring environmental temperature of the Hall element and outputting temperature information of the Hall element are provided.
  • the Hall resistance measurement unit (13), the Hall electromotive force measurement unit (14), and the temperature measurement unit (15) include a shared A / D conversion circuit (31). To do. (FIG. 12; Example 2)
  • the Hall resistance measurement unit measures a resistance value between different terminals of the Hall element having a cross shape.
  • the temperature measuring unit is a temperature sensor.
  • the correction signal generation unit includes a correction coefficient calculation circuit (21). Further, the Hall electromotive force is corrected by the correction coefficient from the correction coefficient calculation circuit (21) with respect to the current of the Hall driving current source (23) for driving the Hall element. (FIG. 13; Example 3)
  • an amplification circuit (33) for amplifying the Hall electromotive force from the Hall electromotive force measuring unit is provided, and the Hall electromotive force is corrected by the correction coefficient from the correction coefficient calculation circuit for the amplification factor of the amplification circuit.
  • a stress correction circuit (41) and a temperature correction circuit (42) are provided after the Hall electromotive force measurement unit, and the Hall electromotive force is corrected by the stress correction coefficient and the temperature correction coefficient from the correction coefficient calculation circuit. It is characterized by that.
  • the Hall electromotive force correction method of the present invention includes a Hall element that generates Hall electromotive force, and a correction signal generation unit that generates a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element.
  • the correction signal generation step by the correction signal generation unit is based on information according to a resistance value between different terminals of the Hall element and temperature information of the Hall element. A signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element is generated.
  • the physical quantity based on the Hall electromotive force is corrected by the Hall electromotive force correction unit based on the correction signal from the correction signal generation unit.
  • the correction signal generation step by the correction signal generation unit may generate a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element based on information on the magnetic sensitivity temperature characteristic of the Hall element. Further, the correction signal generation step by the correction signal generation unit generates a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element based on information on the temperature characteristic of the resistance value of the Hall element.
  • the correction signal generation step by the correction signal generation unit may generate a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element based on information on temperature characteristics of the piezoelectric coefficient of the Hall element.
  • the information on the temperature characteristic of the piezo coefficient of the Hall element is information on the temperature characteristic of the piezo Hall coefficient of the Hall element and / or information on the temperature characteristic of the piezo resistance coefficient of the Hall element.
  • a chopper switch connected to the first to fourth electrodes of the Hall element, wherein the chopper switch applies a Hall driving voltage between the first electrode and the second electrode by chopper driving; Hall drive current is supplied, the Hall resistance value is measured from between the first electrode and the second electrode, and a Hall drive voltage is applied between the second electrode and the fourth electrode. A drive current is supplied, and the Hall electromotive force is measured from between the first electrode and the third electrode.
  • a Hall electromotive force measurement step for measuring the Hall electromotive force of the Hall element; a Hall resistance measurement step for measuring a resistance value between different terminals of the Hall element; and outputting information corresponding to the resistance value;
  • a temperature measuring step of measuring an ambient temperature of the Hall element and outputting temperature information of the Hall element.
  • measurement is performed in a time-sharing manner using an A / D conversion circuit in which the resistance value obtained by the Hall resistance measurement step, the Hall electromotive force obtained by the Hall electromotive force measurement step, and the temperature value obtained by the temperature measurement step are shared. It is characterized by.
  • the Hall resistance measurement step may measure a resistance value between different terminals of the Hall element having a cross shape.
  • the temperature measuring step is characterized by measuring using a temperature sensor. Further, the correction signal generation step by the correction signal generation unit generates a correction signal by a correction coefficient calculation circuit. Further, the Hall electromotive force is corrected by correcting a current of a Hall driving current source for driving the Hall element with a correction coefficient from the correction coefficient calculation circuit. In addition, an amplification circuit for amplifying the Hall electromotive force from the Hall electromotive force measurement step is provided, and the Hall electromotive force is corrected by the correction coefficient from the correction coefficient calculation circuit for the amplification factor of the amplification circuit. .
  • a stress correction circuit and a temperature correction circuit are provided after the Hall electromotive force measurement in the Hall electromotive force measurement step, and the Hall electromotive force is corrected by the stress correction coefficient and the temperature correction coefficient from the correction coefficient calculation circuit. It is characterized by that.
  • the influence due to the stress applied to the Hall element and the influence due to the temperature can be corrected at the same time.
  • using one Hall element and the temperature sensor while suppressing an increase in layout area and an increase in current consumption,
  • stress correction and temperature correction it is possible to realize a Hall electromotive force correction device and a Hall electromotive force correction method that more easily correct the magnetic sensitivity of the Hall element with high accuracy.
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram in which a semiconductor integrated circuit of a magnetic sensor is sealed in a package.
  • FIG. 2 is a diagram showing the bridge model of the Hall element and the direction of stress.
  • FIG. 3 is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving the Hall element.
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the Hall resistance values with respect to two current directions.
  • FIG. 5 is a diagram showing the calculation result of the left side of the equation (12).
  • FIG. 6 is a configuration block diagram for explaining the first embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing an example of the outer shape of the Hall element shown in FIG.
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving the Hall element (Phase 1).
  • FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram in which a semiconductor integrated circuit of a magnetic sensor is sealed in a package.
  • FIG. 2 is a diagram showing the bridge model of the Hall element and the direction
  • FIG. 9 is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving the Hall element (Phase 2).
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the Hall electromotive force correction method by the correction coefficient calculation circuit shown in FIG.
  • FIG. 11 is a block diagram of a specific configuration of the correction coefficient arithmetic circuit shown in FIG.
  • FIG. 12 is a configuration block diagram for explaining a second embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • FIG. 13 is a configuration block diagram for explaining a third embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of the hall driving current source shown in FIG.
  • FIG. 15 is a block diagram for explaining a fourth embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • FIG. 16 is a block diagram of the amplifier circuit shown in FIG.
  • FIG. 17 is a configuration block diagram for explaining a fifth embodiment of the Hall electromotive force correction device according to the present invention, and is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving a Hall element (Phase 1; Hall resistance value measurement).
  • FIG. 18 is a configuration block diagram for explaining a fifth embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention, and is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving a Hall element (Phase 2; Hall electromotive force measurement).
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating a sixth embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing a magnetic sensitivity image depending on temperature and stress in FIG. FIG.
  • FIG. 21 is a diagram showing a case where the stress in FIG. 19 is corrected to zero.
  • FIG. 22 is a diagram showing an image of magnetic sensitivity when the stress in FIG. 19 is zero.
  • FIG. 23 is a diagram showing the outer shape of the Hall element.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining a Hall electromotive force correction method corresponding to Embodiment 1 of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram for explaining the first embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • reference numeral 11 denotes a Hall element
  • 12 denotes a chopper switch
  • 13 denotes a Hall resistance measuring unit (A / D).
  • Conversion circuit) 14 is a hall electromotive force measurement unit (A / D conversion circuit)
  • 15 is a temperature sensor (temperature measurement unit)
  • 16 is an A / D conversion circuit
  • 19 is a hall electromotive force correction unit
  • 20 is a correction signal generator.
  • 21 is a correction coefficient calculation circuit
  • 22 is a Hall electromotive force correction circuit
  • 23 is a Hall drive current source
  • 24 is a magnetic sensitivity temperature characteristic information storage unit
  • 25 is a resistance temperature characteristic information storage unit
  • 26 is a piezo coefficient temperature characteristic.
  • storage part is shown.
  • the Hall electromotive force correction apparatus of the present invention is a Hall electromotive force correction apparatus configured to perform stress correction and temperature correction for Hall electromotive force based on stress and temperature that affect the magnetic sensitivity of the Hall element 11.
  • the Hall electromotive force correction apparatus includes a Hall element 11 that generates electric power and a correction signal generation unit 20 that generates a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element 11.
  • the correction signal generation unit 20 generates a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element 11 based on the information corresponding to the resistance value between the different terminals of the Hall element 11 and the temperature information of the Hall element 11.
  • a correction coefficient calculation circuit 21 is provided.
  • the Hall electromotive force correction device of the present invention includes a Hall electromotive force correction unit 19 that corrects a physical quantity based on the Hall electromotive force based on a correction signal from the correction signal generation unit 20.
  • the correction signal generation unit 20 generates a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element 11 based on the information on the magnetic sensitivity temperature characteristic of the Hall element 11, and the temperature of the resistance value of the Hall element 11.
  • a signal for correcting the Hall electromotive force of the Hall element 11 is generated based on the information on the characteristics, and further, the Hall electromotive force of the Hall element 11 is corrected based on the information on the temperature characteristics of the piezoelectric coefficient of the Hall element 11. The signal is generated.
  • the Hall resistance measuring unit 13 is configured to measure a Hall resistance value V R between different terminals of the Hall element 11.
  • the Hall electromotive force measurement unit 14 measures the Hall electromotive force V H of the Hall element 11.
  • the temperature measuring unit 15 measures the environmental temperature of the Hall element 11.
  • Hall electromotive force correcting unit 19 is composed of a correction coefficient calculation circuit 21 and the Hall electromotive force correction circuit 22., based on the temperature output value T of the Hall resistance V R and the temperature measuring unit 17 by Hall resistance measuring unit 13 Thus, the physical quantity based on the Hall electromotive force V H is corrected.
  • a Hall element 11 and a Hall drive current source 23 that drives the Hall element 11 are provided, and a chopper switch 12 that is a switch group for driving the Hall element 11 by chopper is provided.
  • the magnetic sensitivity temperature characteristic information storage unit 24 stores information related to the magnetic sensitivity temperature characteristic of the Hall element 11, and the correction signal generation unit 20 uses the information related to the magnetic sensitivity temperature characteristic of the Hall element 11 to generate Hall occurrence. Correct the power.
  • the resistance value temperature characteristic information storage unit 25 stores information related to the temperature characteristic of the resistance value of the Hall element 11, and the correction signal generation unit 20 uses information related to the temperature characteristic of the resistance value of the Hall element 11. Correct the hall electromotive force.
  • the piezo coefficient temperature characteristic storage unit 26 stores the temperature characteristic of the piezo coefficient of the Hall element 11, and the correction signal generation unit 20 uses the information about the temperature characteristic of the piezo coefficient of the Hall element 11 to use the Hall electromotive force. A signal for correcting the above is generated.
  • the piezo coefficient temperature characteristic storage unit 26 stores information on the temperature characteristic of the piezo Hall coefficient of the Hall element 11 and information on the temperature characteristic of the piezo resistance coefficient.
  • a signal for correcting the Hall electromotive force is generated using information on the temperature characteristics of the piezo Hall coefficient of the element 11 and information on the temperature characteristics of the piezo resistance coefficient.
  • the piezo coefficient includes a piezo hall coefficient and a piezo resistance coefficient.
  • FIG. 7 is a view showing an example of the outer shape of the Hall element shown in FIG.
  • the connection from the electrode 1 to the electrode 4 is controlled by the chopper switch 12.
  • Hall resistance value V R and the Hall electromotive force V H of the Hall element 11 is supplied to an analog / digital converter (A / D conversion circuit).
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving the Hall element (Phase 1)
  • FIG. 9 is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving the Hall element (Phase 2).
  • Supply of the Hall resistance V R and the Hall electromotive force V H to the A / D conversion circuit, as shown in FIG. 8 (Phase1) and FIG. 9 (Phase2), is performed while the chopper drive.
  • the Hall electromotive force V H and the Hall resistance V R can be expressed by the following equation (14).
  • the Hall resistance value at the time of Phase 1 and Phase 2 described above is the Hall resistance value when the Hall element is driven as shown in FIGS.
  • the equation (15) is modified, the sum of stress components in two directions can be obtained as in the following equation (16).
  • the piezo hole coefficient and the piezo resistance coefficient on the silicon (100) surface are reported in Non-Patent Document 2 described above, and are known values and are shown in Table 1 below.
  • the temperature characteristic ( ⁇ SI ) of the Hall element magnetic sensitivity the temperature characteristic ( ⁇ R ) of the Hall resistance value, the reference magnetic sensitivity (SI 0 ), and the reference Hall resistance value (R 0 ) If it is a measurable value and sample variation can be tolerated, it may be a representative value measured in advance. Hall drive current can also be measured by inspection before shipment.
  • the information regarding the temperature characteristic ( ⁇ SI ) of the magnetic sensitivity and the temperature characteristic ( ⁇ R ) of the Hall resistance value may be either “hold by equation” or “hold by table”.
  • the magnetic sensitivity can be accurately calculated. Since the magnetic sensitivity can be accurately calculated, it is possible to detect an accurate magnetic field.
  • the magnetic field B can be expressed by the equations (17) and (18).
  • the ⁇ SI (T) SI 0 portion in the equation (18) represents a temperature correction coefficient KT , and 1 + Q (T) (R 1 + R 2 ⁇ 2 ⁇ R (T) R 0 ) / ⁇ R (T)
  • the R 0 portion indicates the stress correction coefficient K ⁇ .
  • the correction coefficient K in the above equation (18) is calculated by the correction coefficient calculation circuit 21 shown in FIG.
  • the fluctuation of the Hall electromotive force of the Hall element 11 due to stress and temperature can be corrected, and an accurate magnetic field B can be obtained.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining the Hall electromotive force correction method by the correction coefficient calculation circuit shown in FIG.
  • step S1 to measure the Hall resistance value R 1, to measure the Hall electromotive force V H (step S1). Then, enter the Hall resistance value R 1 to the A / D conversion circuit, by entering the holes electromotive force V H to the A / D converter circuit, data held as a digital signal (step S2). Then, in Phase2 shown in FIG. 9, to measure the Hall resistance value R 2, measuring the hole electromotive force V H (step S3). Then, enter the Hall resistance value R 2 to A / D conversion circuit, by entering the holes electromotive force V H to the A / D converter circuit, data held as a digital signal (step S4). Further, the temperature value T measured by the temperature sensor 15 is input to the A / D conversion circuit 16 and data is held as a digital signal (step S5).
  • FIG. 11 is a block diagram of a specific configuration of the correction coefficient arithmetic circuit shown in FIG.
  • symbol is attached
  • the Hall resistance value R 1 is measured and inputted to the A / D conversion circuit
  • the Hall resistance value R 2 is measured and inputted to the A / D conversion circuit.
  • the temperature value T measured by the temperature sensor 15 is input to the A / D conversion circuit 16.
  • B ⁇ R (T) R 0 .
  • the stress correction coefficient K ⁇ 1 + Q (T) (R 1 + R 2 ⁇ 2 ⁇ R (T) R 0 ) / ⁇ R (T) R Get 0 .
  • the temperature correction coefficient K T ⁇ SI (by multiplying the magnetic sensitivity temperature characteristic ⁇ SI (T) of the Hall element based on the temperature value T by the magnetic sensitivity SI 0 of the Hall element at the reference temperature when the stress is zero. T) Get SI 0 .
  • the correction factor K is found to be composed of a (18) As is apparent from the equation, the stress correction factor K ⁇ and temperature correction coefficient K T.
  • the Hall electromotive force V H converted into a digital signal by the A / D conversion circuit is calculated by the Hall electromotive force correction circuit 22 as V H ⁇ K, a correction value of the Hall electromotive force is obtained.
  • the correction coefficient K from the correction coefficient calculation circuit 21 described above includes temperature characteristic influence correction and stress influence correction of magnetic sensitivity. Since it is possible to obtain the correction coefficient K for simultaneously correcting the temperature characteristic influence and the stress influence without preparing a special circuit, it is possible to provide a method for more easily correcting the magnetic sensitivity of the Hall element with high accuracy. It becomes possible.
  • FIG. 12 is a block diagram for explaining a second embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • reference numeral 31 denotes a shared A / D conversion circuit.
  • symbol is attached
  • the notation of the Hall resistance measurement unit 13 and the Hall electromotive force measurement unit 15 is omitted.
  • the Hall electromotive force correction apparatus according to the second embodiment includes an A / D conversion circuit 31 that is shared by the Hall resistance measurement unit 13, the Hall electromotive force measurement unit 14, and the temperature measurement unit 15.
  • the resistance value from the Hall resistance measurement unit 13, the Hall electromotive force measurement unit 14 from the Hall electromotive force, and the temperature measurement unit 15 from the A / D conversion circuit 31 are used to measure in a time-sharing manner.
  • stress and temperature change gradually with respect to time it is not necessary to always measure. Therefore, as shown in FIG. 12, it is possible to measure in a time division manner with a common A / D conversion circuit.
  • FIG. 13 is a configuration block diagram for explaining a third embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention, and is a configuration block diagram configured to correct the Hall electromotive force by the Hall drive current.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of the hall driving current source shown in FIG. 13.
  • Reference numeral 32 in the figure indicates an A / D conversion circuit 32 shared by the Hall resistance measurement unit 13 and the temperature measurement unit 15.
  • symbol is attached
  • the Hall electromotive force is corrected by the correction coefficient K from the correction coefficient calculation circuit 21 for the current I of the Hall drive current source 23 that drives the Hall element 11.
  • Switches 23a and 23b for selecting a hall driving current according to the value of the correction coefficient K are provided.
  • FIG. 15 is a block diagram for explaining a Hall electromotive force correction apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a block diagram of the configuration configured to correct the Hall electromotive force by the amplifier circuit.
  • FIG. 16 is a configuration diagram of the amplifier circuit shown in FIG. 15.
  • reference numeral 33 denotes an amplifier circuit
  • 33a denotes an operational amplifier.
  • symbol is attached
  • the Hall electromotive force correction apparatus includes an amplification circuit 33 that amplifies the Hall electromotive force from the Hall electromotive force measurement unit 15, and the amplification factor of the amplification circuit 33 is calculated as a correction coefficient K from the correction coefficient calculation circuit 21.
  • the amplification factor of the amplification circuit 33 may be corrected by the correction coefficient K.
  • the correction coefficient of the (18) it is also possible to extract only the temperature correction coefficient K T, may execute only the temperature compensation. This corresponds to correction using the following equation (19), which is a part of the correction coefficient K of equation (18).
  • FIG. 17 is a configuration block diagram for explaining Example 5 of the Hall electromotive force correction device according to the present invention, and is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving a Hall element (Phase 1; Hall resistance value measurement).
  • FIG. 17 is a configuration block diagram for explaining Example 5 of the Hall electromotive force correction device according to the present invention, and is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving a Hall element (Phase 1; Hall resistance value measurement).
  • FIG. 18 is a configuration block diagram for explaining a fifth embodiment of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention, and is a circuit configuration diagram for explaining an example of driving a Hall element (Phase 2; Hall electromotive force measurement).
  • a chopper switch 12 connected to the electrodes 1 to 4 of the Hall element 11 is provided, and the chopper switch 12 applies a Hall driving voltage between the electrode 1 and the electrode 2 by chopper driving to generate a Hall driving current I. supplied, Hall resistance value V R from between the electrode 1 and the electrode 2 is measured, and supplies the Hall drive current I is applied to Hall drive voltage between electrodes 2 and 4, holes caused from between the electrode 1 and the electrode 3 The power V H is measured.
  • FIG. 19 is a configuration block diagram for explaining the sixth embodiment of the Hall electromotive force correction device according to the present invention, and is a configuration block in the case where the stress correction circuit and the temperature correction circuit are separated.
  • reference numeral 41 denotes a stress correction circuit
  • 42 denotes a temperature correction circuit.
  • symbol is attached
  • a stress correction circuit 41 and a temperature correction circuit 42 are provided after the Hall electromotive force measurement unit 14, and the Hall electromotive force is calculated from the stress correction coefficient K ⁇ and the temperature from the correction coefficient calculation circuit 21.
  • the correction coefficient K T for correcting the hole electromotive force That is, stress correction can be performed first, and then correction for temperature can be performed.
  • 20 is a diagram showing an image of magnetic sensitivity depending on temperature and stress in FIG. 19
  • FIG. 21 is a diagram showing a case where the stress in FIG. 19 is corrected to 0
  • FIG. 22 is a diagram in which the stress in FIG. It is a figure which shows the magnetic sensitivity image at the time of.
  • FIG. 23 is a diagram showing the outer shape of the Hall element.
  • the direction of the current for driving the Hall element matches the direction of the piezoresistance coefficient, and the accuracy of stress correction can be further improved. That is, the Hall resistance measuring unit 13 measures the resistance value in the energization direction of two or more directions of the Hall element having a cross shape. Further, as shown in FIG. 11 described above, the Hall electromotive force instead of performing correction on, as in the following equation (21), the magnetic field B correction by multiplying the correction coefficient after obtaining the pre-magnetic field B correction You may ask for the rest.
  • FIG. 24 is a flowchart for explaining a Hall electromotive force correction method corresponding to Embodiment 1 of the Hall electromotive force correction apparatus according to the present invention.
  • This Hall electromotive force correction method is a Hall electromotive force correction method in a Hall electromotive force correction apparatus configured to perform stress correction and temperature correction for Hall electromotive force based on stress and temperature affecting the magnetic sensitivity of the Hall element 11. It is.
  • the Hall resistance value V R of the two or more directions of current direction between a plurality of electrodes having the Hall element 11 is measured by the Hall resistance measuring unit 13 (step S11).
  • a hole electromotive force V H of the Hall element 11 is measured by the Hall electromotive force measurement unit 14 (step S12).
  • the ambient temperature of the Hall element 11 is measured by the temperature measuring unit 15 (step S13). Then, it calculates the Hall resistance value V R measured by the Hall resistance measuring unit 13, the correction coefficient calculation circuit 21 the correction coefficient K from the temperature output value T measured by the temperature measuring section 15 (step S14).
  • a hole electromotive force V H is corrected by a Hall electromotive force correction circuit 22 based on the temperature output value T of the Hall resistance V R and the temperature measuring section 15 by Hall resistance measuring unit 13, calculated by the correction coefficient calculation circuit 21
  • the hall electromotive force is corrected using the corrected correction coefficient K (step S15).
  • a Hall electromotive force correction method for correction can be realized.

Abstract

　本発明は、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、ホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法に関する。ホール抵抗測定部（１３）は、ホール素子（１１）の有する複数の電極間の２方向以上の通電方向のホール抵抗値（ＶＲ）を測定する。ホール起電力測定部（１４）は、ホール素子のホール起電力（ＶＨ）を測定する。温度測定部（１５）は、ホール素子の環境温度を測定する。補正信号生成部（２０）は、ホール抵抗測定部によるホール抵抗値と温度測定部の温度出力値（Ｔ）とに基づいてホール起電力を補正する。補正係数演算回路（２１）は、ホール抵抗測定部により測定されたホール抵抗値と、温度測定部により測定された温度出力値とから補正係数（Ｋ）を算出する。補正係数は、応力補正係数（Ｋσ）と温度補正係数（ＫＴ）とからなる。

Description

ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法
　本発明は、ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法に関し、より詳細には、ホール素子に加わる応力による影響と温度による影響を同時に補正できるようにしたホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法に関する。
　従来から、ホール素子を内蔵した磁気センサ半導体集積回路として、電流が発生させる磁場を検出する電流センサや、磁石の回転を検出する回転角センサ、磁石の移動を検出するポジションセンサなどが知られている。
　このようなホール素子の磁気感度は、温度によって変化することが知られている。そのため、高精度にホール素子の磁気感度を補正するには、温度による影響を補正する必要がある。さらに、ホール素子の磁気感度は、温度による影響だけでなく、応力によっても変化する（ピエゾホール効果）ことが知られている。
　図１は、磁気センサの半導体集積回路がパッケージ封止された断面構成図である。リードフレーム１上に、ホール素子２が組み込まれた磁気センサの半導体集積回路３があり、その周りにモールド樹脂４を設けた構造になっている。この構造では、シリコンとリードフレーム１とモールド樹脂４などの熱膨張係数が異なるため、シリコン表面上を含め各場所に応力が発生する。さらに、使用環境の温度・湿度等が変化することによって、その応力が変化する。そのため、使用環境によって磁気センサの半導体集積回路の磁気感度が変化してしまうという問題が生じていた。
　このような使用環境によって磁気センサの半導体集積回路の磁気感度が変化してしまうという問題に対して、ホール素子のオフセットの変化を用いて応力の変化を検出し、磁気感度を補正することが、例えば、特許文献１に開示されている。
　さらに、ホール素子の抵抗値（ホール抵抗値）の変化を用いて応力の変化を検出し、ホール素子の駆動電流（ホール駆動電流）にフィードバックさせて磁気感度を補正することが、例えば、特許文献２に開示されている。
　また、ホール素子とは別に、応力検出素子を使用して、その応力検出結果に基づいて磁気感度を補正することが、例えば、特許文献３から特許文献５及び非特許文献１に開示されている。
　また、パッケージ材料やパッケージ構造を工夫することによって、ホール素子に印加される応力を低減させるという方法も、例えば、特許文献６に開示されている。
　また、ホール素子の磁気感度が温度によって変化してしまう問題に対して、ホール素子の電源電圧を制御するワンチップマイコンを備えることで、磁気感度を補正することが、例えば、特許文献７に開示されている。
米国特許第６３６２６１８号明細書（Ｂ２） 米国特許第６４８３３０１号明細書（Ｂ２） 米国特許第６９０６５１４号明細書（Ｂ２） 米国特許第７４３７２６０号明細書（Ｂ２） 米国特許第７３０２３５７号明細書（Ｂ２） 特開２００８－２９２１８２号公報 特開２００９－１３９２１３号公報
IEEE Sensors Jouranal, Vol.,No.11, November 2007 Udo Ausserlechner, Mario Motz, Michael Holliber著 Piezo-Hall Coefficients of n-type Silicon , J. Appl. Phys., vol.64, pp.276-282,1988. B.Halg著
　本発明が解決しようとする課題を説明するために上述した各先行技術文献について説明する。
　まず、特許文献１に示されているものは、ホール駆動電流を通電する端子対とホール素子からホール起電力を検出する端子対をチョッパークロックにしたがって選択するように設けられたチョッパースイッチの接続切替によって、ホール起電力とホール素子のオフセットを時間分割して検出することにより、ホール起電力だけでなく、ホール素子における応力に関する情報を取得する回路構成に関するものである。
　図２は、ホール素子のブリッジモデルと応力の方向を示す図で、ホール素子のオフセットと応力の関係を示している。ホール素子は、一般的にブリッジモデルを用いて説明することが出来る。このブリッジモデルにおいて、図２に示した矢印の向きに電流を流したとき、オフセット電圧は向かい合う端子間の電圧差（Ｖ１－Ｖ３）で表される。ブリッジ抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３，Ｒｂ４は、応力σＸ，σＹによって変化し、以下の（１）式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　πＬ：電流を流す方向に平行なピエゾ抵抗係数
　πＴ：電流を流す方向に垂直なピエゾ抵抗係数
　Ｒｂ10：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ１の抵抗値
　Ｒｂ20：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ２の抵抗値
　Ｒｂ30：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ３の抵抗値
　Ｒｂ40：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ４の抵抗値
　この（１）式を用いて、オフセット電圧（Ｖ１－Ｖ３）は、以下の（２）式で表すことが出来る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで計算を簡単にするために、以下の（３）式を用いて計算すると、オフセット電圧（Ｖ１－Ｖ３）は、以下の（４）式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　上記（４）式から、ホール素子のオフセットを用いて、応力σＸとσＹを含んだ値を求めることが出来る。ホール起電力及びホール素子の磁気感度を、以下の（５）式に示す。ＳＩ（Ｔ，σ）は、ホール素子の磁気感度であり、温度（Ｔ）と応力（σ）に依存している。磁気感度の応力依存性を補正するには、以下の（５）式から分かるとおり、応力σ１とσ２の和が必要である。応力はテンソル量であり、上記（４）式から応力σ１とσ２の和を求めることは困難である。そのため、上述した特許文献１では、磁気感度の応力依存性を補正することは困難である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　次に、上述した特許文献２の応力補正方法について図３及び図４を用いて説明する。
　図３は、ホール素子の駆動例を説明するための回路構成図で、図４（ａ），（ｂ）は、２方向の電流方向に対するホール抵抗値を説明するための図である。
　図３に示したホール起電力ＶＨ及びホール素子の磁気感度を、以下の（６）式と（７）式に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ホール素子の磁気感度と同様に、ホール抵抗値も温度（Ｔ）と応力（σ）に依存しており、図４に示したホール抵抗値Ｒ１及びＲ２は、ピエゾ抵抗係数πＬとπＴを用いて、以下の（８）式のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　上述した特許文献２においては、ホール駆動電流を２方向のホール抵抗値の平均値に比例した値にするため、上記（８）式を用いて、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　となる。
　上記（７）及び（９）式を（６）式に代入すると、以下の（１０）式となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　上述した特許文献２においては、上記（１０）式のように、ホール駆動電流を２方向のホール抵抗値に比例させることで、応力による影響を補正しているが、（１０）式が一定となるには、以下の（１１）式及び（１２）式が成り立つ必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　上述した特許文献２では、温度センサがないため、上記（１１）式の温度依存性を、ホール駆動電流の温度特性として持つ必要があるが、高次の係数を持つ関数となり非常に難しく、精度の確保が難しい。
　さらに、上記（１２）式については、上述した特許文献２にも記載されているように、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 　を前提にしているが、実際には室温においても－Ｐ１２≒πＬ＋πＴであり、温度が変化することでも上記（１３）式の関係は成立しない。
　図５は、上記（１２）式の左辺の計算結果を示す図である。この図５から分かるとおり、αＰＲ（σ），αＰＨ（σ）の絶対値が小さいときは、（１２）式の左辺が１に近い値となるが、αＰＲ（σ），αＰＨ（σ）の絶対値が大きくなると、上記（１２）式の左辺が１から逸脱していくことがわかる。これは、応力の絶対値が大きいとき、上記（１２）式は成り立たず、応力の補正効果が著しく悪化することを示している。
　つまり、上述した特許文献２における磁気感度の補正は、精度が低く、かつ補正が有効な応力の範囲も狭い。
　次に、上述した特許文献３は、磁界信号といった物理量の信号を検出するセンサ機能を有する半導体集積回路に関する技術を開示したものである。この特許文献３においては、半導体集積回路、特に、パッケージに封入された半導体集積回路のなかに生じる応力の影響に起因して、センサ機能において生じるセンサ信号検出の検出誤差を補正する目的で、センサ機能を持つ物理量検出部とは別に設けられた応力検出素子を使用して、上述した応力を検出し、その応力検出結果に基づいて、センサ機能における上述した応力の影響を制御し、最終的に、上述した応力に起因するセンサ信号検出の誤差を低減する半導体集積回路の構成が示されている。
　次に、上述した特許文献４は、センサ機能を有する半導体集積回路の内部の応力に起因して生じるセンサ信号検出の検出誤差に対して、この検出誤差を補償して低減する概念を開示したものである。この特許文献４のなかで開示された技術の具体的な内容は、上述した応力に対して感度を持つ第１，第２の素子のそれぞれから出力される上記の応力に依存した信号を組み合わせることにより、半導体集積回路の出力信号に対する上記の応力の影響を制御するというものである。
　次に、上述した特許文献５は、センサ機能を有する半導体集積回路の内部の応力に起因して生じるセンサ信号検出の検出誤差に対して、この検出誤差を補償して低減する概念を開示したものである。この特許文献５に示された技術においては、センサ機能を持つ物理量検出部とは別に設けられた２つの応力検出素子を使うことが特徴である。この特許文献５において、これらの２つの素子から得られる２つの信号を組み合わせることにより、上述した応力に関する情報を高精度に検出できるとされている。
　次に、上述した非特許文献１は、シリコン（１００）面に形成した半導体集積回路を使ってホール素子を実現する場合に、半導体集積回路の内部の応力に起因して生じるホール素子の磁気感度の変動を補償する回路を示したものである。ここでは、Ｎ型拡散抵抗とＰ型拡散抵抗という応力に対する感度を持つ２つの素子を組み合わせることにより、上述した応力を検出している。
　また、非特許文献１に示された技術においては、半導体集積回路の内部に作り込まれたホール素子に働く応力を検出する目的で、Ｎ型拡散抵抗とＰ型拡散抵抗が用意されている。非特許文献１だけでなく、上述した特許文献３，特許文献４，特許文献５についても、これら文献のなかで開示されている技術は、半導体集積回路のなかのセンサ部分とは異なる位置に配置された応力検出素子を使用して、半導体集積回路の内部の応力を検出するものである。
　つまり、上述した特許文献３，特許文献４，特許文献５及び非特許文献１に記載の方法では、ホール素子の位置が異なることによる応力の差を無視している。さらに、応力検出素子をホール素子とは別に置くことによって、レイアウト面積の増大や消費電流の増加が発生する。
　次に、上述した特許文献６は、パッケージを工夫することにより、センサに印加される応力を低減させる方法を開示したものである。この技術は、パッケージ形状や大きさを規定するものであり、使用範囲は限られる方法である。
　次に、上述した特許文献７は、ホール素子の磁気感度の温度依存性の方法について開示されているが、応力依存性を補正することは出来ない。
　このように、上述した従来技術では、特許文献１及び特許文献２に示された方法のように、ホール素子１個から磁気感度と応力信号を測定する場合、応力補正の精度が低いという課題があった。さらに、特許文献３，特許文献４，特許文献５及び非特許文献１で示された方法のように、ホール素子と応力検出素子を分離することで、応力補正の精度を上げることはできるが、レイアウト面積の増大や消費電流の増加といった課題があった。
　さらに、ホール素子の磁気感度の応力依存性及び温度依存性の両方に有効な技術については、上述した従来技術には何ら開示されていない。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法を提供することにある。
　本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明のホール起電力補正装置は、ホール起電力を発生するホール素子（１１）と、該ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部（２０）とを有するホール起電力補正装置であって、前記補正信号生成部（２０）は、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値に応じた情報と、前記ホール素子の温度情報とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。（図６；実施例１）
　また、前記補正信号生成部からの補正信号に基づいて、前記ホール起電力に基づく物理量を補正するホール起電力補正部（１９）を備えていることを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部が、前記ホール素子の磁気感度温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部が、前記ホール素子の抵抗値の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部が、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
　また、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報が、前記ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び／又は前記ホール素子のピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報であることを特徴とする。
　また、前記ホール素子の第１乃至第４の電極に接続されたチョッパースイッチ（１２）を備え、該チョッパースイッチが、チョッパー駆動により、前記第１の電極と前記第２の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流（Ｉ）を供給し、前記第１の電極と前記第２の電極間から前記ホール抵抗値（ＶＲ）を測定し、前記第２の電極と前記第４の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１電極と前記第３の電極間から前記ホール起電力（ＶＨ）を測定するように構成されていることを特徴とする。（図１７，図１８；実施例５）
　また、前記ホール素子のホール起電力（ＶＨ）を測定するホール起電力測定部（１４）と、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値（ＶＲ）を測定し、該抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定部（１３）と、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定部（１５）とを備えていることを特徴とする。
　また、前記ホール抵抗測定部（１３）と前記ホール起電力測定部（１４）と前記温度測定部（１５）とが、共有化したＡ／Ｄ変換回路（３１）を備えていることを特徴とする。（図１２；実施例２）
　また、前記ホール抵抗測定部が、十字型の形状を有するホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定することを特徴とする。
　また、前記温度測定部が、温度センサであることを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部が、補正係数演算回路（２１）を備えていることを特徴とする。
　また、前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源（２３）の電流を前記補正係数演算回路（２１）からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。（図１３；実施例３）
　また、前記ホール起電力測定部からのホール起電力を増幅する増幅回路（３３）を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。（図１５；実施例４）
　また、前記ホール起電力測定部の後段に応力補正回路（４１）と温度補正回路（４２）を設け、前記補正係数演算回路からの応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする。（図１９；実施例６）
　また、本発明のホール起電力補正方法は、ホール起電力を発生するホール素子と、該ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部とを有するホール起電力補正装置におけるホール起電力補正方法であって、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップは、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値に応じた情報と、前記ホール素子の温度情報とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部からの補正信号に基づいて、ホール起電力補正部により前記ホール起電力に基づく物理量を補正することを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子の磁気感度温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子の抵抗値の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
　また、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報が、前記ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び／又は前記ホール素子のピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報であることを特徴とする。
　また、前記ホール素子の第１乃至第４の電極に接続されたチョッパースイッチを備え、該チョッパースイッチが、チョッパー駆動により、前記第１の電極と前記第２の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１の電極と前記第２の電極間から前記ホール抵抗値を測定し、前記第２の電極と前記第４の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１電極と前記第３の電極間から前記ホール起電力を測定することを特徴とする。
　また、前記ホール素子のホール起電力を測定するホール起電力測定ステップと、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定し、該抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定ステップと、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定ステップとを有することを特徴とする。
　また、前記ホール抵抗測定ステップによる抵抗値と、前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力と、前記温度測定ステップによる温度値とを共有化したＡ／Ｄ変換回路を用いて時分割で測定することを特徴とする。
　また、前記ホール抵抗測定ステップが、十字型の形状を有するホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定することを特徴とする。
　また、前記温度測定ステップが、温度センサを用いて測定することを特徴とする。
　また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、補正係数演算回路により補正信号を生成することを特徴とする。
　また、前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源の電流を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。
　また、前記ホール起電力測定ステップからのホール起電力を増幅する増幅回路を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。
　また、前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力の測定の後段に応力補正回路と温度補正回路を設け、前記補正係数演算回路からの応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする。
　本発明によれば、ホール素子に加わる応力による影響と温度による影響を同時に補正できるようにしたので、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法を実現することができる。
図１は、磁気センサの半導体集積回路がパッケージ封止された断面構成図である。 図２は、ホール素子のブリッジモデルと応力の方向を示す図である。 図３は、ホール素子の駆動例を説明するための回路構成図である。 図４（ａ），（ｂ）は、２方向の電流方向に対するホール抵抗値を説明するための図である。 図５は、（１２）式の左辺の計算結果を示す図である。 図６は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１を説明するための構成ブロック図である。 図７は、図６に示したホール素子の外形例を示す図である。 図８は、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１）を説明するための回路構成図である。 図９は、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２）を説明するための回路構成図である。 図１０は、図６に示した補正係数演算回路によるホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。 図１１は、図６に示した補正係数演算回路の具体的な構成ブロック図である。 図１２は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例２を説明するための構成ブロック図である。 図１３は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例３を説明するための構成ブロック図である。 図１４は、図１３に示したホール駆動電流源の構成図である。 図１５は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例４を説明するための構成ブロック図である。 図１６は、図１５に示した増幅回路の構成図である。 図１７は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１；ホール抵抗値測定）を説明するための回路構成図である。 図１８は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２；ホール起電力測定）を説明するための回路構成図である。 図１９は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例６を説明するための構成ブロック図である。 図２０は、図１９における温度及び応力に依存する磁気感度イメージを示す図である。 図２１は、図１９における応力が０に補正する場合を示す図で、 図２２は、図１９における応力が０の時の磁気感度イメージを示す図である。 図２３は、ホール素子の外形形状を示す図である。 図２４は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１に相当するホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。　
　図６は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１を説明するための構成ブロック図で、図中符号１１はホール素子、１２はチョッパースイッチ、１３はホール抵抗測定部（Ａ／Ｄ変換回路）、１４はホール起電力測定部（Ａ／Ｄ変換回路）、１５は温度センサ（温度測定部）、１６はＡ／Ｄ変換回路、１９はホール起電力補正部、２０は補正信号生成部、２１は補正係数演算回路、２２はホール起電力補正回路、２３はホール駆動電流源、２４は磁気感度温度特性情報記憶部、２５は抵抗値温度特性情報記憶部、２６はピエゾ係数温度特性記憶部を示している。
　本発明のホール起電力補正装置は、ホール素子１１の磁気感度に影響を及ぼす応力と温度に基づくホール起電力に対する応力補正と温度補正を行うように構成されたホール起電力補正装置で、ホール起電力を発生するホール素子１１と、このホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部２０とを有するホール起電力補正装置である。
　補正信号生成部２０は、ホール素子１１の異なる端子間の抵抗値に応じた情報と、ホール素子１１の温度情報とに基づいて、ホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成するもので、補正係数演算回路２１を備えている。
　また、本発明のホール起電力補正装置は、補正信号生成部２０からの補正信号に基づいて、ホール起電力に基づく物理量を補正するホール起電力補正部１９を備えている。
　また、補正信号生成部２０は、ホール素子１１の磁気感度温度特性に関する情報に基づきホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成するもので、また、ホール素子１１の抵抗値の温度特性に関する情報に基づきホール素子１１ホール起電力を補正するための信号を生成するもので、さらには、ホール素子１１のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づきホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成するものである。
　また、ホール抵抗測定部１３は、ホール素子１１の異なる端子間のホール抵抗値ＶＲを測定するものである。また、ホール起電力測定部１４は、ホール素子１１のホール起電力ＶＨを測定するものである。さらに、温度測定部１５は、ホール素子１１の環境温度を測定するものである。
　また、ホール起電力補正部１９は、補正係数演算回路２１とホール起電力補正回路２２とからなり、ホール抵抗測定部１３によるホール抵抗値ＶＲと温度測定部１７の温度出力値Ｔとに基づいてホール起電力ＶＨに基づく物理量を補正するものである。このホール起電力ＶＨに基づく物理量は、ホール起電力ＶＨだけではなく、ＶＨ＝ＳＩ（Ｔ，σ）×Ｉ×Ｂに基づき、ホール素子の磁気感度ＳＩ（Ｔ，σ）、ホール駆動電流Ｉ及び磁場Ｂを含んでいる。
　また、ホール素子１１及びこのホール素子１１を駆動するホール駆動電流源２３を備え、ホール素子１１をチョッパー駆動するためのスイッチ群であるチョッパースイッチ１２を備えている。
　また、磁気感度温度特性情報記憶部２４は、ホール素子１１の磁気感度温度特性に関する情報を記憶するもので、補正信号生成部２０は、ホール素子１１の磁気感度温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正する。
　また、抵抗値温度特性情報記憶部２５は、ホール素子１１の抵抗値の温度特性に関する情報を記憶するもので、補正信号生成部２０は、ホール素子１１の抵抗値の温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正する。
　また、ピエゾ係数温度特性記憶部２６は、ホール素子１１のピエゾ係数の温度特性について記憶するもので、補正信号生成部２０は、ホール素子１１のピエゾ係数の温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正するための信号を生成する。
　本実施例１では、ピエゾ係数温度特性記憶部２６に、ホール素子１１のピエゾホール係数の温度特性に関する情報とピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報が記憶されており、補正信号生成部２０は、ホール素子１１のピエゾホール係数の温度特性に関する情報と、ピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正するための信号を生成する。ピエゾ係数は、ピエゾホール係数とピエゾ抵抗係数を含むものとする。
　図７は、図６に示したホール素子の外形例を示す図である。電極１から電極４の接続をチョッパースイッチ１２によって制御する。ホール素子１１のホール抵抗値ＶＲ及びホール起電力ＶＨは、それぞれアナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）に供給される。
　図８は、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１）を説明するための回路構成図で、図９は、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２）を説明するための回路構成図である。Ａ／Ｄ変換回路へのホール抵抗値ＶＲとホール起電力ＶＨとの供給は、図８（Ｐｈａｓｅ１）及び図９（Ｐｈａｓｅ２）に示すように、チョッパー駆動しながら行われる。
　つまり、図８に示すＰｈａｓｅ１において、ホール駆動電圧を電極１と電極３間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極１と電極３間からホール抵抗値ＶＲが測定され、電極２と電極４間からホール起電力ＶＨが測定される。次に、図９に示すＰｈａｓｅ２において、ホール駆動電圧を電極２と電極４間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極２と電極４間からホール抵抗値ＶＲが測定され、電極１と電極３間からホール起電力ＶＨが測定される。
　さらに、温度センサ及び温度センサ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１６を備え、ホール抵抗値ＶＲ及び温度のデジタル信号Ｔが、補正信号生成部２０の補正係数演算回路２１に供給される。ホール起電力ＶＨとホール抵抗値ＶＲは、以下の（１４）式で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　上述したＰｈａｓｅ１及びＰｈａｓｅ２の時のホール抵抗値は、図８及び図９のように、ホール素子を駆動したときのホール抵抗値である。
　上記（１５）式を変形すると、以下の（１６）式のように２方向の応力成分の和を求めることが出来る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　シリコン（１００）面におけるピエゾホール係数及びピエゾ抵抗係数は、上述した非特許文献２において報告されており、既知の値で、以下の表１に示してある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　さらに、ホール素子の磁気感度の温度特性（αＳＩ）とホール抵抗値の温度特性（αＲ）と基準磁気感度（ＳＩ０）と基準ホール抵抗値（Ｒ０）は、パッケージ前の検査にて測定できる値であり、サンプルバラつきを許容できる場合は、あらかじめ測定しておいた代表値でもよい。ホール駆動電流も出荷前に検査にて測定することが出来る。
　また、磁気感度の温度特性（αSI）及びホール抵抗値の温度特性（αR）に関する情報は、「式で保持」「テーブルで保持」どちらでもよい。
　このように（１４）～（１６）式におけるパラメータ値は、全て既知もしくは測定できる値であるため、正確に磁気感度を計算することが出来る。正確に磁気感度を計算することができるため、正確な磁場を検出することが可能である。
　具体的には、（１４）式（１６）式を用いると、磁場Ｂは（１７）式及び（１８）式で表すことが出来る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　なお、（１８）式中のαＳＩ（Ｔ）ＳＩ０部分は、温度補正係数ＫＴを示し、１＋Ｑ（Ｔ）（Ｒ１＋Ｒ２－２αＲ（Ｔ）Ｒ０）／αＲ（Ｔ）Ｒ０部分は、応力補正係数Ｋσを示している。
　上記（１８）式における補正係数Ｋは、図６に示した補正係数演算回路２１において算出する。この補正係数演算回路２１において算出した補正係数Ｋを用いて、ホール素子１１のホール起電力の応力と温度による変動分を補正し、正確な磁場Ｂを求めることが出来る。
　図１０は、図６に示した補正係数演算回路によるホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
　まず、図８に示すＰｈａｓｅ１において、ホール抵抗値Ｒ１を測定し、ホール起電力ＶＨを測定する（ステップＳ１）。次に、ホール抵抗値Ｒ１をＡ／Ｄ変換回路に入力し、ホール起電力ＶＨをＡ／Ｄ変換回路に入力して、デジタル信号としてデータ保持する（ステップＳ２）。次に、図９に示すＰｈａｓｅ２において、ホール抵抗値Ｒ２を測定し、ホール起電力ＶＨを測定する（ステップＳ３）。次に、ホール抵抗値Ｒ２をＡ／Ｄ変換回路に入力し、ホール起電力ＶＨをＡ／Ｄ変換回路に入力して、デジタル信号としてデータ保持する（ステップＳ４）。また、温度センサ１５により測定された温度値ＴをＡ／Ｄ変換回路１６に入力して、デジタル信号としてデータ保持する（ステップＳ５）。
　次に、補正信号生成部２０の補正係数演算回路２１にホール抵抗値Ｒ１とホール抵抗値Ｒ２と温度値Ｔとを入力して補正係数Ｋを算出する（ステップＳ６）。次に、補正係数演算回路２１により算出された補正係数Ｋをホール起電力補正回路２２に入力してホール起電力ＶＨを補正する（ステップＳ７）。
　図１１は、図６に示した補正係数演算回路の具体的な構成ブロック図である。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
　図８に示すＰｈａｓｅ１において、ホール抵抗値Ｒ１を測定してＡ／Ｄ変換回路に入力し、図９に示すＰｈａｓｅ２において、ホール抵抗値Ｒ２を測定してＡ／Ｄ変換回路に入力する。一方、温度センサ１５により測定された温度値ＴをＡ／Ｄ変換回路１６に入力する。
　補正係数演算回路２１において、Ａ／Ｄ変換回路１６によりデジタル信号に変換された温度値Ｔに基づくホール素子の抵抗値の温度特性αＲ（Ｔ）と、応力０の時の基準温度におけるホール抵抗値Ｒ０とを掛け合わせてＢ＝αＲ（Ｔ）Ｒ０を得る。また、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換されたホール抵抗値Ｒ１とＲ２を加算するとともに、このＲ１＋Ｒ２に、Ｂ＝αＲ（Ｔ）Ｒ０に－２を掛け合わせた－２αＲ（Ｔ）Ｒ０を加算して、Ａ＝Ｒ１＋Ｒ２－２αＲ（Ｔ）Ｒ０を得る。
　次に、Ａ÷Ｂを演算して、Ａ／Ｂ＝（Ｒ１＋Ｒ２－２αＲ（Ｔ）Ｒ０）／αＲ（Ｔ）Ｒ０を得る。これに温度値Ｔに基づくＱ（Ｔ）を掛け合わせて１を加算すると、応力補正係数Ｋσ＝１＋Ｑ（Ｔ）（Ｒ１＋Ｒ２－２αＲ（Ｔ）Ｒ０）／αＲ（Ｔ）Ｒ０を得る。また、温度値Ｔに基づくホール素子の磁気感度温度特性αＳＩ（Ｔ）と、応力０の時の基準温度におけるホール素子の磁気感度ＳＩ０とを掛け合わせて温度補正係数ＫＴ＝αＳＩ（Ｔ）ＳＩ０を得る。
　次に、応力補正係数Ｋσと温度補正係数ＫＴとを掛け合わせて、さらにホール駆動電流Ｉを掛け合わせて補正係数Ｋ＝αＳＩ（Ｔ）ＳＩ０（１＋Ｑ（Ｔ）（Ｒ１＋Ｒ２－２αＲ（Ｔ）Ｒ０）／αＲ（Ｔ）Ｒ０）Ｉを得る。つまり、上述した（１８）式を得る。この補正係数Ｋは、（１８）式から明らかなように、応力補正係数Ｋσと温度補正係数ＫＴとからなっていることがわかる。
　さらに、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換されたホール起電力ＶＨを、ホール起電力補正回路２２でＶＨ÷Ｋを演算するとホール起電力の補正値が得られる。このようにして、図１１に示した応力補正係数Ｋσ及び温度補正係数ＫＴを合わせた補正係数Ｋを求めることで、ホール起電力の補正を行うことが出来る。
　上述した補正係数演算回路２１からの補正係数Ｋは、磁気感度の温度特性影響補正と応力影響補正が含まれている。特別な回路を用意することなしに、温度特性影響と応力影響を同時に補正する補正係数Ｋを求めることが出来るため、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正する方法を提供することが可能となる。
　図１２は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例２を説明するための構成ブロック図で、図中符号３１は共有化したＡ／Ｄ変換回路を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１５の表記は省略してある。
　本実施例２のホール起電力補正装置は、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１４と温度測定部１５の共有化したＡ／Ｄ変換回路３１を備えている。つまり、ホール抵抗測定部１３からの抵抗値とホール起電力測定部１４からホール起電力と温度測定部１５からの温度値とを共有化したＡ／Ｄ変換回路３１を用いて時分割で測定する。
　ここで応力や温度は、時間に対して緩やかに変化するものであるため、常時測定する必要はない。そのため、図１２のように、Ａ／Ｄ変換回路を共通化して時分割方式で測定することが可能である。
　図１３は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例３を説明するための構成ブロック図で、ホール駆動電流によるホール起電力の補正を行うように構成された構成ブロック図で、図１４は、図１３に示したホール駆動電流源の構成図である。図中符号３２は、ホール抵抗測定部１３と温度測定部１５とが、共有化したＡ／Ｄ変換回路３２を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１４の表記は省略してある。
　本実施例３のホール起電力補正装置は、ホール素子１１を駆動するホール駆動電流源２３の電流Ｉを補正係数演算回路２１からの補正係数Ｋによりホール起電力を補正する。補正係数Ｋの値によって、ホール駆動電流を選択するスイッチ２３ａ，２３ｂを設けている。
　図１５は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例４を説明するための構成ブロック図で、増幅回路によるホール起電力の補正を行うように構成された構成ブロック図で、図１６は、図１５に示した増幅回路の構成図である。図中符号３３は増幅回路、３３ａは演算増幅器を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１４の表記は省略してある。
　本実施例４のホール起電力補正装置は、ホール起電力測定部１５からのホール起電力を増幅する増幅回路３３を設け、この増幅回路３３の増幅率を補正係数演算回路２１からの補正係数Ｋによりホール起電力を補正する。つまり、ホール起電力を信号処理する経路に増幅回路３３がある場合には、この増幅回路３３の増幅率を補正係数Ｋで補正しても良い。
　さらに、上記（１８）式の補正係数から、温度補正係数ＫＴだけを抜き出すことも可能であり、温度補正のみを実行しても良い。これは、上記（１８）式の補正係数Ｋの中の一部分である以下の（１９）式を用いて補正することに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　さらに、上記（１８）式の補正係数から、応力補正係数Ｋσだけを抜き出すことも可能であり、応力補正のみを実行しても良い。これは、上記（１８）式の補正係数Ｋの中の一部分である以下の（２０）式を用いて補正することに相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　また、応力の算出は、上述した図８及び図９のように、２方向の抵抗値を測定することで求めることが出来るが、図１７のように電流を隣り合う端子に流すことで、１度に測定することも可能である。この場合、Ｐｈａｓｅ１で応力成分を測定し（図１７）、Ｐｈａｓｅ２でホール起電力を測定する（図１８）ことも可能である。
　図１７は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１；ホール抵抗値測定）を説明するための回路構成図で、図１８は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２；ホール起電力測定）を説明するための回路構成図である。Ａ／Ｄ変換回路へのホール抵抗値ＶＲとホール起電力ＶＨとの供給は、図１７（Ｐｈａｓｅ１）及び図１８（Ｐｈａｓｅ２）に示すように、チョッパー駆動しながら行われる。
　まず、図１７に示すＰｈａｓｅ１において、ホール駆動電圧を電極１と電極２間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極１と電極２間からホール抵抗値ＶＲが測定される。次に、図１８に示すＰｈａｓｅ２において、ホール駆動電圧を電極２と電極４間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極１と電極３間からホール起電力ＶＨが測定される。
　つまり、ホール素子１１の電極１乃至電極４に接続されたチョッパースイッチ１２を備え、このチョッパースイッチ１２が、チョッパー駆動により、電極１と電極２間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流Ｉを供給し、電極１と電極２間からホール抵抗値ＶＲが測定され、電極２と電極４間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流Ｉを供給し、電極１と電極３間からホール起電力ＶＨが測定される。
　図１９は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例６を説明するための構成ブロック図で、応力補正回路と温度補正回路を分離して場合の構成ブロックである。図中符号４１は応力補正回路、４２は温度補正回路を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール素子抵抗測定部１３とホール素子起電力測定部１４の表記は省略してある。
　本実施例６のホール起電力補正装置は、ホール起電力測定部１４の後段に応力補正回路４１と温度補正回路４２を設け、ホール起電力を補正係数演算回路２１からの応力補正係数Ｋσと温度補正係数ＫＴとによりホール起電力を補正する。つまり、応力補正を先に行い、次に温度に対する補正を行うことも出来る。
　図２０は、図１９における温度及び応力に依存する磁気感度イメージを示す図で、図２１は、図１９における応力が０に補正する場合を示す図で、図２２は、図１９における応力が０の時の磁気感度イメージを示す図である。
　図２０に示すように、温度と応力の２変数によって変化する磁気感度に対して、第１段階として、図２１に示すように、応力＝０の軸に変換し、図２２に示すように、磁気感度を１変数関数にすることに相当する。また、温度補正を先に行い、次に応力補正を行うことも可能である。さらに、温度補正もしくは応力補正のどちらか一方のみを行うことも可能である。
　図２３は、ホール素子の外形形状を示す図である。このホール素子の外形形状を十字型とすることで、ホール素子を駆動する電流の向きとピエゾ抵抗係数の向きが一致し、より応力補正の精度を向上させることが出来る。つまり、ホール抵抗測定部１３は、十字型の形状を有するホール素子の２方向以上の通電方向の抵抗値を測定する。
　また、上述した図１１に示すように、ホール起電力に対して補正を行うのではなく、以下の（２１）式のように、磁場Ｂ補正前を求めた後に補正係数をかけて磁場Ｂ補正後を求めても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　このように、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正装置を実現することができる。
　図２４は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１に相当するホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
　このホール起電力補正方法は、ホール素子１１の磁気感度に影響を及ぼす応力と温度に基づくホール起電力に対する応力補正と温度補正を行うように構成されたホール起電力補正装置におけるホール起電力補正方法である。
　まず、ホール素子１１の有する複数の電極間の２方向以上の通電方向のホール抵抗値ＶＲをホール抵抗測定部１３により測定する（ステップＳ１１）。次に、ホール素子１１のホール起電力ＶＨをホール起電力測定部１４により測定する（ステップＳ１２）。次に、ホール素子１１の環境温度を温度測定部１５により測定する（ステップＳ１３）。
　次に、ホール抵抗測定部１３により測定されたホール抵抗値ＶＲと、温度測定部１５により測定された温度出力値Ｔとから補正係数Ｋを補正係数演算回路２１により算出する（ステップＳ１４）。
　次に、ホール抵抗測定部１３によるホール抵抗値ＶＲと温度測定部１５の温度出力値Ｔに基づいてホール起電力ＶＨをホール起電力補正回路２２により補正し、補正係数演算回路２１により算出された補正係数Ｋを用いてホール起電力を補正する（ステップＳ１５）。
　このように、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正方法を実現することができる。
１　リードフレーム
２　ホール素子
３　半導体集積回路
４　モールド樹脂
１１　ホール素子
１２　チョッパースイッチ
１３　ホール抵抗測定部
１４　ホール起電力測定部
１５　温度センサ（温度測定部）
１６　Ａ／Ｄ変換回路
１９　ホール起電力補正部
２０　補正信号生成部
２１　補正係数演算回路
２２　ホール起電力補正回路
２３　ホール駆動電流源
２３ａ，２３ｂ　スイッチ
２４　磁気感度温度特性情報記憶部
２５　抵抗値温度特性情報記憶部
２６　ピエゾ係数温度特性記憶部
３１,３２　共有化したＡ／Ｄ変換回路
３３　増幅回路
３３ａ　演算増幅器
４１　応力補正回路
４２　温度補正回路

Claims (30)

  1. 　ホール起電力を発生するホール素子と、該ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部とを有するホール起電力補正装置であって、
    　前記補正信号生成部は、
    　前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値に応じた情報と、前記ホール素子の温度情報とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とするホール起電力補正装置。
  2. 　前記補正信号生成部からの補正信号に基づいて、前記ホール起電力に基づく物理量を補正するホール起電力補正部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のホール起電力補正装置。
  3. 　前記補正信号生成部が、前記ホール素子の磁気感度温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のホール起電力補正装置。
  4. 　前記補正信号生成部が、前記ホール素子の抵抗値の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１，２又は３に記載のホール起電力補正装置。
  5. 　前記補正信号生成部が、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のホール起電力補正装置。
  6. 　前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報が、前記ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び／又は前記ホール素子のピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報であることを特徴とする請求項５に記載のホール起電力補正装置。
  7. 　前記ホール素子の第１乃至第４の電極に接続されたチョッパースイッチを備え、該チョッパースイッチが、チョッパー駆動により、前記第１の電極と前記第２の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１の電極と前記第２の電極間から前記ホール抵抗値を測定し、前記第２の電極と前記第４の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１電極と前記第３の電極間から前記ホール起電力を測定するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のホール起電力補正装置。
  8. 　前記ホール素子のホール起電力を測定するホール起電力測定部と、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定し、該抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定部と、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定部とを備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のホール起電力補正装置。
  9. 　前記ホール抵抗測定部と前記ホール起電力測定部と前記温度測定部とが、共有化したＡ／Ｄ変換回路を備えていることを特徴とする請求項８に記載のホール起電力補正装置。
  10. 　前記ホール抵抗測定部が、十字型の形状を有するホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定することを特徴とする請求項８又は９に記載のホール起電力補正装置。
  11. 　前記温度測定部が、温度センサであることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のホール起電力補正装置。
  12. 　前記補正信号生成部が、補正係数演算回路を備えていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載のホール起電力補正装置。
  13. 　前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源の電流を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項１２に記載のホール起電力補正装置。
  14. 　前記ホール起電力測定部からのホール起電力を増幅する増幅回路を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項１２に記載のホール起電力補正装置。
  15. 　前記ホール起電力測定部の後段に応力補正回路と温度補正回路を設け、前記補正係数演算回路からの応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項１２に記載のホール起電力補正装置。
  16. 　ホール起電力を発生するホール素子と、該ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部とを有するホール起電力補正装置におけるホール起電力補正方法であって、
    　前記補正信号生成部による補正信号生成ステップは、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値に応じた情報と、前記ホール素子の温度情報とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とするホール起電力補正方法。
  17. 　前記補正信号生成部からの補正信号に基づいて、ホール起電力補正部により前記ホール起電力に基づく物理量を補正することを特徴とする請求項１６に記載のホール起電力補正方法。
  18. 　前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子の磁気感度温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１６又は１７に記載のホール起電力補正方法。
  19. 　前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子の抵抗値の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１６，１７又は１８に記載のホール起電力補正方法。
  20. 　前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載のホール起電力補正方法。
  21. 　前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報が、前記ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び／又は前記ホール素子のピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報であることを特徴とする請求項２０に記載のホール起電力補正方法。
  22. 　前記ホール素子の第１乃至第４の電極に接続されたチョッパースイッチを備え、該チョッパースイッチが、チョッパー駆動により、前記第１の電極と前記第２の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１の電極と前記第２の電極間から前記ホール抵抗値を測定し、前記第２の電極と前記第４の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１電極と前記第３の電極間から前記ホール起電力を測定することを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれかに記載のホール起電力補正方法。
  23. 　前記ホール素子のホール起電力を測定するホール起電力測定ステップと、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定し、該抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定ステップと、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定ステップとを有することを特徴とする請求項１６乃至２２のいずれかに記載のホール起電力補正方法。
  24. 　前記ホール抵抗測定ステップによる抵抗値と、前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力と、前記温度測定ステップによる温度値とを共有化したＡ／Ｄ変換回路を用いて時分割で測定することを特徴とする請求項２３に記載のホール起電力補正方法。
  25. 　前記ホール抵抗測定ステップが、十字型の形状を有するホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定することを特徴とする請求項２３又は２４に記載のホール起電力補正方法。
  26. 　前記温度測定ステップが、温度センサを用いて測定することを特徴とする請求項２３，２４又は２５に記載のホール起電力補正方法。
  27. 　前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、補正係数演算回路により補正信号を生成することを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれかに記載のホール起電力補正方法。
  28. 　前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源の電流を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項２７に記載のホール起電力補正方法。
  29. 　前記ホール起電力測定ステップからのホール起電力を増幅する増幅回路を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項２７に記載のホール起電力補正方法。
  30. 　前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力の測定の後段に応力補正回路と温度補正回路を設け、前記補正係数演算回路からの応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項２７に記載のホール起電力補正方法。
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