BG112115A - A micro-hall sensor with tangential sensitivity - Google Patents

Abstract

The Micro-Hall sensor with tangential sensitivity contains a semiconductor wafer (1) of mixed type conductivity, on the one side of which are formed on equal distances from each other three rectangular ohmic contacts, first (2), second (3) and third (4), placed parallel to their long sides, as the second (3) is central and juxtaposed to it on both of its long sides are placed- on the left the first (2) and on the right the third (4) contacts. To the short sides of the central contact (3) and in equal distances from it are located a batch of side ohmic contacts- third (7) and fourth (8), a power source (11) and a measurement amplifier (12). The first (2) and third (4) rectangular contacts are linked with one of the outlets of the power source (11), the other outlet of which is connected to the central contact (3). The third (7) and fourth (8) side contacts are connected with the input of the amplifier (12). The magnetic field which is being measured is in the plain of the wafer (1) and is perpendicular of the long sides of the contacts (2, 3 and 4). Two more pairs of side ohmic contacts are formed, first (5) and second (6), and fifth (9) and sixth (1), placed to the short sides of the left (2) and conversely right (4) rectangular contacts. The first (5), third (7) and fifth (9) side contacts are to one of the short sides, and the second (2), fourth (8) and sixth (10)- conversely to the other short side of the rectangular contacts (2, 3 and 4) The side contacts first (5) and sixth (10) are connected to the inlet of another measurement amplifier (13), and the second (6) and fifth (9) contacts are joint to each other. The first (5) and third (7) side contacts are joint simultaneously only with the non-inversion or only to the inversion inlets of the amplifiers (12 and 13), the outlets of which are connected to the inlet of the differential amplifier (14), whose outlet is the outlet (15) of the Hall micro-processor

Description

Изобретението се отнася до микросензор на Хол с тангенциална чувствителност, приложимо в областта на сензориката, роботиката и мехатрониката, когнитивните интелигентни системи, безконтактната автоматика и безконтактното измерване на ъглови и линейни премествания, позиционирането на обекти в равнината и пространството, микро- и нано-технологиите, енергетиката, автомобилостроенето, биомедицината, контролно-измервателната технология и слабополевата магнитометрия, военното дело и контратероризма, и др.The invention relates to a Hall microsensor with tangential sensitivity, applicable in the field of sensors, robotics and mechatronics, cognitive intelligent systems, non-contact automation and non-contact measurement of angular and linear displacements, positioning of objects in the plane and space, micro- and nano-technologies , energy, automotive, biomedicine, control and measurement technology and low-field magnetometry, military affairs and counter-terrorism, etc.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е микросензор на Хол с тангенциална чувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с примесен тип проводимост, върху едната страна на която са формирани на равни разстояния един от друг три правоъгълни омични контакта, разположени успоредно на дългите си страни като един от тях е централен и спрямо него от двете му дълги страни са разположени другите два, които са крайни. Откъм късите страни на централния контакт и на равни разстояния от него има още по един страничен омичен контакт. Крайните контакти са захранващи и са съединени с единия извод на токоизточник, другият извод на който е свързан с централния контакт. Двата странични контакта са съединени с входа на измервателен усилвател, изходът на който е изход на микросензора на Хол като измерваното магнитно поле е в равнината на подложката и е перпендикулярно на дългите страни на правоъгълните контакти, [1,2,3].A Hall microsensor with tangential sensitivity is known, containing a semiconductor substrate with an impurity type of conductivity, on one side of which three rectangular ohmic contacts are formed at equal distances from each other, located parallel to their long sides, one of them being central and relative to it. on its two long sides are the other two, which are extreme. On the short sides of the central contact and at equal distances from it there is another side ohmic contact. The end contacts are power supply and are connected to one terminal of a power source, the other terminal of which is connected to the central contact. The two side contacts are connected to the input of a measuring amplifier, the output of which is the output of the Hall microsensor as the measured magnetic field is in the plane of the substrate and is perpendicular to the long sides of the rectangular contacts, [1,2,3].

Недостатък на този микросензор на Хол с тангенциална чувствителност е ниската стойност на магниточувствителността в резултат на частично регистриране на напрежението на Хол, генерирано върху повърхността на подложката в зоните откъм късите страни на захранващите контакти.A disadvantage of this Hall microsensor with tangential sensitivity is the low value of the magnetic sensitivity as a result of partial recording of the Hall voltage generated on the substrate surface in the areas on the short sides of the power contacts.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задача на изобретението е да се създаде микросензор на Хол с тангенциална чувствителност с висока магниточувствителност.It is an object of the invention to provide a Hall microsensor with tangential sensitivity and high magnetic sensitivity.

Тази задача се решава с микросензор на Хол с тангенциална чувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с примесен тип проводимост, върху едната страна на която са формирани на равни разстояния един от друг три правоъгълни омични контакта съответно първи, втори и трети. Те са разположени успоредно на дългите си страни като вторият е централен и спрямо него от двете му дълги страни са разположени - от ляво първият и от дясно - третият. Откъм късите страни на трите контакта и на равни разстояния от тях има още по един страничен омичен контакт - първият и вторият са при левия правоъгълен контакт, третият и четвъртият - при централния, а петият и шестият - при левия контакт. Първият, третият и петият контакти са откъм едната къса страна, а вторият, четвъртият и шестият - съответно откъм другата къса страна на правоъгълните контакти. Първият и третият правоъгълни контакти са съединени с единия извод на токоизточник, другият извод на който е свързан с централния контакт. Страничните контакти трети и четвърти са съединени с входа на измервателен усилвател, първи и шести са свързани с входа на друг измервателен усилвател, а втори и пети контакти са съединени помежду си. Първият и третият странични контакти са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата измервателни усилвателя. Изходите на тези усилватели са свързани с входа на диференциален усилвател, чийто изход е изходът на микросензора на Хол като измерваното магнитно поле е в равнината на подложката и е перпендикулярно на дългите страни на правоъгълните контакти.This problem is solved with a Hall microsensor with tangential sensitivity, containing a semiconductor substrate with impurity type of conductivity, on one side of which are formed at equal distances from each other three rectangular ohmic contacts, respectively, the first, second and third. They are located parallel to their long sides and the second is central and relative to it on its two long sides are located - on the left the first and on the right - the third. On the short sides of the three contacts and at equal distances from them there is another side ohmic contact - the first and second are at the left rectangular contact, the third and fourth - at the central, and the fifth and sixth - at the left contact. The first, third and fifth contacts are on one short side, and the second, fourth and sixth - on the other short side of the rectangular contacts, respectively. The first and third rectangular contacts are connected to one terminal of the power source, the other terminal of which is connected to the central contact. The side contacts third and fourth are connected to the input of a measuring amplifier, the first and sixth are connected to the input of another measuring amplifier, and the second and fifth contacts are connected to each other. The first and third side contacts are connected simultaneously only to the non-inverting or only to the inverting inputs of the two measuring amplifiers. The outputs of these amplifiers are connected to the input of a differential amplifier, the output of which is the output of the Hall microsensor as the measured magnetic field is in the plane of the substrate and is perpendicular to the long sides of the rectangular contacts.

Предимство на изобретението е високата магниточувствителност в резултат на оползотворената максимална стойност на генерираното напрежение на Хол върху подложката, а не само на малка част от него.An advantage of the invention is the high magnetic sensitivity as a result of the utilized maximum value of the generated Hall voltage on the substrate, and not only on a small part of it.

Предимство е също повишената резолюция при детектиране на минимална магнитна индукция, поради високата чувствителност и увеличеното отношение сигнал/шум.Another advantage is the increased resolution when detecting minimal magnetic induction due to the high sensitivity and the increased signal-to-noise ratio.

Предимство е още и увеличената измервателна точност по причина на високата магниточувствителност.Another advantage is the increased measurement accuracy due to the high magnetic sensitivity.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES

По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено на приложената Фигура 1.The invention is illustrated in more detail by an exemplary embodiment thereof, given in the attached Figure 1.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION

Микросензорът на Хол с тангенциална чувствителност съдържа полупроводникова подложка 1 с примесен тип проводимост, върху едната страна на която са формирани на равни разстояния един от друг три правоъгълни омични контакта съответно първи 2, втори 3 и трети 4. Те са разположени успоредно на дългите си страни като вторият 3 е централен и спрямо него от двете му дълги страни са разположени - от ляво първият 2 и от дясно - третият 4. Откъм късите страни на трите контакта 2, 3 и 4 и на равни разстояния от тях има още по един страничен омичен контакт първият 5 и вторият 6 са при левия правоъгълен контакт 2, третият 7 и четвъртият 8 - при централния 3, а петият 9 и шестият 10 - при левия контакт 4. Първият 5, третият 7 и петият 9 контакти са откъм едната къса страна, а вторият 2, четвъртият 8 и шестият 10 - съответно откъм другата къса страна на правоъгълните контакти 2, 3 и 4. Първият 2 и третият 4 правоъгълни контакти са съединени с единия извод на токоизточник 11, другият извод на който е свързан с централния контакт 3. Страничните контакти трети 7 и четвърти 8 са съединени с входа на измервателен усилвател 12, първи 5 и шести 10 са свързани с входа на друг измервателен усилвател 13, а втори 6 и пети 9 контакти са съединени помежду си. Първият 5 и третият 7 странични контакти са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата измервателни усилвателя 12 и 13. Изходите на тези усилватели 12 и 13 са свързани с входа на диференциален усилвател 14, чийто изход е изходът 15 на микросензора на Хол като измерваното магнитно поле 16 е в равнината на подложката 1 и е перпендикулярно на дългите страни на правоъгълните контакти 2, 3 и 4.The Hall microsensor with tangential sensitivity contains a semiconductor substrate 1 with impurity type conductivity, on one side of which are formed at equal distances from each other three rectangular ohmic contacts, respectively, the first 2, second 3 and third 4. They are located parallel to their long sides as the second 3 is central and relative to it on its two long sides are located - on the left the first 2 and on the right - the third 4. On the short sides of the three contacts 2, 3 and 4 and at equal distances from them there is another lateral ohmic contact the first 5 and the second 6 are at the left rectangular contact 2, the third 7 and the fourth 8 - at the central 3, and the fifth 9 and the sixth 10 - at the left contact 4. The first 5, third 7 and fifth 9 contacts are on one short side, and the second 2, the fourth 8 and the sixth 10 - respectively on the other short side of the rectangular contacts 2, 3 and 4. The first 2 and the third 4 rectangular contacts are connected to one terminal of the current source 11, the other terminal of which is connected to the central contact 3. The side contacts third 7 and fourth 8 are connected to the input of a measuring amplifier 12, the first 5 and sixth 10 are connected to the input of another measuring amplifier 13, and the second 6 and fifth 9 contacts are connected to each other. The first 5 and the third 7 side contacts are connected simultaneously only to the non-inverting or only to the inverting inputs of the two measuring amplifiers 12 and 13. The outputs of these amplifiers 12 and 13 are connected to the input of a differential amplifier 14 whose output is the output 15 of the microsensor. Hall as the measured magnetic field 16 is in the plane of the pad 1 and is perpendicular to the long sides of the rectangular contacts 2, 3 and 4.

Действието на микросензора на Хол с тангенциална чувствителност, съгласно изобретението, е следното. При включване на крайните 2 и 4 и на централния 3 контакти към токоизточника 11, в областите на подложката 1 под тези електроди протичат захранващи токове /₂, - h и Л като /₂ = Л· Важна особеност е, че токове 1₂ и Ц през левия 2 и десния 4 контакти са съпосочни, а през средния 3 токът - /₃ е с противоположна посока спрямо тях. В резултат на структурната симетрия на микросензора (левият 2 и десният 4 правоъгълни контакти са на едно и също разстояние спрямо централния 3), са в сила следните съотношения между тези токове: /₂ = Д, /₂ + Ц = /₃, т.е. средната компонента е два пъти по-голяма от крайните. Омичните контакти 2, 3 и 4 представляват еквипотенциални равнини, към които в отсъствие на външно магнитно поле В 16, В = 0, токовите линии през тях са винаги перпендикулярни спрямо горната страна на подложката 1, прониквайки дълбоко в обема й. Токовете /₃,₂ и /_3;4 в останалата част от обема са успоредни на горната страна.The operation of the Hall microsensor with tangential sensitivity according to the invention is as follows. When the end 2 and 4 and the central 3 contacts are connected to the current source 11, in the areas of the substrate 1 supply currents / ₂ , - h and L _{flow under these electrodes as / 2} = L · An important feature is that currents 1 ₂ and C through the left 2 and the right 4 contacts are directional, and through the middle 3 the current - / ₃ is in the opposite direction to them. As a result of the structural symmetry of the microsensor (left 2 and right 4 rectangular contacts are at the same distance from the central 3), the following ratios between these currents are in force: / ₂ = D, / ₂ + C = / ₃ , p. is. the middle component is twice as large as the final ones. The ohmic contacts 2, 3 and 4 are equipotential planes to which in the absence of an external magnetic field B 16, B = 0, the current lines through them are always perpendicular to the upper side of the substrate 1, penetrating deep into its volume. The currents / ₃ , ₂ and / _{3; 4} in the rest of the volume are parallel to the upper side.

Включването на тангенциално (странично) спрямо дългите страни на правоъгълните контакти 2, 3 и 4 магнитно поле В 16, т.е. перпендикулярно на дългите им страни, води до възникване на странична и съпосочна Лоренцова дефлекция на вертикалните токови компоненти /₂ и Ц под контактите 2 и 4, генерирана от силата на Лоренц F_L = q V_dr х В, където q е елементарният товар на електрона, a Vdr е векторът на средната дрейфова скорост на носителите. Токът /₃ под средния контакт 3 под действието на силата на Лоренц F_L също се отклонява, но в противоположна посока. Ето защо върху повърхността на подложката 1 в зоните около страничните контакти 5 и 6, 7 и 8, и 9 и 10 се генерират Холови потенциали. Чрез ефекта на Хол, обобщен за всички видове твърдотелни кристални структури, в това число и такива с равнинна магниточувствителност [2,3,4], върху повърхността на подложката 1 възникват три напрежения на Хол Ун5,б(В), Ун9,1о(В) и - УшХЯ). Първите две са еднакви по стойност и са с един и същ знак, а третото напрежение - V_H7,s(^) е два пъти по-голямо от тях и е с противоположна полярност. Следва да се отбележи, че по принцип към тези изходни сигнали се добавят алгебрично паразитните офсети Ун5,б(0), ν_Η9,ιο(θ) и Vh7,s(0) в отсъствие на магнитно поле В 16, В = 0 за съответните три конфигурации на Хол 5-2-6, 7-3-8 и 9-4-10. Предвид обаче, високата прецизност на интегралните микроелектронни технологии и симетрията на сензорната конфигурация, Фигура 1, офсетите са твърде ниски по стойност. Иновативният способ, приложен в новото техническо решение е последователното свързване на двете Холови архитектури с тангенциална чувствителност, формирани чрез захранващите контакти 2 и 4, и съответно страничните терминали 5-6 и 9-10, т.е. съединяването на контакти 6 и 9. Осъществено е сумиране на двете еднакви напрежения на Хол Ц 15.6(F) и V_H9,io(F), V_h5,₆(F) + V_H9,io(F). По този начин върху страничните контакти 5 и 10 възниква сумарно напрежение на Хол 1h5,io(F), равно по стойност на напрежението - Vh7,s(F), конфигурирано чрез централния контакт 3 и страничните електроди 7 и 8. Важна особеност е, че тези две напрежения на Хол са с противоположен знак. Подаването на сигналите V/ioC#) и - У₇₎₈(В) на входовете на двата измервателни усилвателя 12 и 13 осъществява схемно развързване на изходите на така формираните две сензорни архитектури, минимизирайки драстично взаимното им влияние. Също така е възможно с измервателните усилватели 12 и 13 да се усилят напреженията Vs,io(F) и -У_7?8(В). Условието първият 5 и третият 7 странични контакти да са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на усилвателите 12 и 13 е продикувано от изискването за еднозначно запазване на полярностите на напреженията на изходите на усилватели 12 и 13 с тези на Ходовите сигнали V/ioC#) и -Vqf(B), подадени на техните входове. Чрез диференциалния усилвател 14 напреженията от двата усилвателя 12 и 13 се изваждат:The inclusion of a tangential (lateral) to the long sides of the rectangular contacts 2, 3 and 4 magnetic field B 16, ie. perpendicular to their long sides, leads to the occurrence of lateral and directional Lorentz deflection of the vertical current components / ₂ and C under contacts 2 and 4, generated by the Lorentz force F _L = q V _dr х В, where q is the elementary electron load , a Vdr is the vector of the average drift velocity of the carriers. The current / ₃ below the middle contact 3 under the action of the Lorentz force F _L also deviates, but in the opposite direction. Therefore, Hall potentials are generated on the surface of the substrate 1 in the areas around the side contacts 5 and 6, 7 and 8, and 9 and 10. Through the Hall effect, generalized for all types of solid crystal structures, including those with planar magnetic sensitivity [2,3,4], on the surface of the substrate 1 arise three Hall voltages Un5, b (B), Un9,1o ( C) and - UshHYa). The first two are equal in value and have the same sign, and the third voltage - V _H 7, s (^) is twice as large as them and has the opposite polarity. It should be noted that, in principle, the algebraically parasitic offsets Un5, b (0), ν _Η 9, ιο (θ) and Vh7, s (0) are added algebraically to these output signals in the absence of a magnetic field B 16, B = 0 for the respective three Hall configurations 5-2-6, 7-3-8 and 9-4-10. However, given the high precision of integrated microelectronic technologies and the symmetry of the sensor configuration, Figure 1, the offsets are too low in value. The innovative method applied in the new technical solution is the serial connection of the two Hall architectures with tangential sensitivity, formed by the supply contacts 2 and 4, and the side terminals 5-6 and 9-10, respectively. the connection of contacts 6 and 9. The summation of the two identical voltages of Hall C 15.6 (F) and V _H 9, io (F), V _h5 , ₆ (F) + V _H 9, io (F) was performed. In this way, a total Hall voltage 1h5, io (F) appears on the side contacts 5 and 10, equal in voltage value - Vh7, s (F), configured through the central contact 3 and the side electrodes 7 and 8. An important feature is that these two Hall voltages have opposite signs. The supply of the signals V / ioC #) and - Y _{7) 8} (B) at the inputs of the two measuring amplifiers 12 and 13 performs circuit disconnection of the outputs of the thus formed two sensor architectures, drastically minimizing their mutual influence. It is also possible with the measuring amplifiers 12 and 13 to amplify the voltages Vs, io (F) and -Y _{7? 8} (B). The condition that the first 5 and third 7 side contacts are connected simultaneously only with the non-inverting or respectively only with the inverting inputs of the amplifiers 12 and 13 is dictated by the requirement for unambiguous preservation of the polarities of the output voltages of amplifiers 12 and 13 with those of the running signals V / ioC #) and -Vqf (B) fed to their inputs. Through the differential amplifier 14 the voltages from the two amplifiers 12 and 13 are subtracted:

V5,io - V₇,₈ = (V₅,ю(В)) - (- У₇,₈(В)) = 2У_Н(В); V₅,₁₀ = Ун5,б(В) + Vh9,io(B)V5, io - V ₇ , ₈ = (V ₅ , ю (В)) - (- У ₇ , ₈ (В)) = 2У _Н (В); V ₅ , ₁₀ = Ун5, б (В) + Vh9, io (B)

Съгласно този резултат, чрез изваждане на генерираните сигнали Убдо и - V₇.₈ от Холовите архитектури напрежението на изхода Vi5(B) 15 на диференциалния усилвател 14 е удвоено 2V_H(B), (приема се че коефициентите на усилване на усилвателите 12 и 13 са идентични и равни на 1). Следователно магниточувствителността на микросензора на Хол е удвоена в сравнение с известното решение, едновременно с увеличаване на измервателната точност. При това ако има евентуални паразитни офсети, те също се изваждат, но тъй като са с един и същ знак остатъчният офсет V_Off(0) на изхода 15 е драстично редуциран. Предвид силното редуциране на офсетите, собственият 1// (фликер) шум на двата канала У₅до и - V₇.s се намалява и се повишава отношението сигнал/шум на изхода 15. Така резолюцията за детектиране на минимална магнитна индукция 2?_m;_n нараства.According to this result, by subtracting the generated signals Ubdo and - V ₇ . ₈ of the Hall architectures, the output voltage Vi5 (B) 15 of the differential amplifier 14 is doubled to 2V _H (B), (it is assumed that the gain coefficients of the amplifiers 12 and 13 are identical and equal to 1). Therefore, the magnetic sensitivity of the Hall microsensor is doubled compared to the known solution, while increasing the measurement accuracy. In this case, if there are any parasitic offsets, they are also removed, but because they have the same sign, the residual offset V _O ff (0) at the output 15 is drastically reduced. Given the strong reduction of the offsets, the intrinsic 1 // (flicker) noise of the two channels U ₅ to and - V ₇ .s decreases and the signal-to-noise ratio of the output 15 increases. Thus, the resolution for detecting minimum magnetic induction 2? _m ; _n increases.

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение е както оригиналната му конструкция, така и че с един и същ захранващ ток се генерират три отделни напрежения на Хол, две от които сумирани дават точно стойността на третото, но с противоположен знак. Чрез усилвателите 12, 13 и 14 се извлича цялата възможна метрологична информация, генерирана от измерваното магнитно поле В 16 чрез ефекта на Хол, повишавайки точността.The unexpected positive effect of the new technical solution is both its original design and the fact that with the same supply current three separate Hall voltages are generated, two of which when summed give exactly the value of the third, but with the opposite sign. Amplifiers 12, 13 and 14 extract all possible metrological information generated by the measured magnetic field B 16 by the Hall effect, increasing accuracy.

Интегралната микроелектронна технология позволява всички елементи, свързани с новия микросензор на Хол, включително усилвателите 12, 13 и 14 да се реализират върху общ силициев чип, формирайки интелигентна микросистема (MEMS), [4]. Функционирането на предложения микропреобразувател е осъществимо в широк температурен интервал, включително при криогенни температури. За още по-висока чувствителност за целите на слабополевата магнитометрия и сигурността, сензорът се разполага между два еднакви продълговати концентратори на магнитното поле В 16 от ферит или μ-метал.Integrated microelectronic technology allows all elements associated with the new Hall microsensor, including amplifiers 12, 13 and 14, to be implemented on a common silicon chip, forming an intelligent microsystem (MEMS), [4]. The operation of the proposed microconverter is feasible in a wide temperature range, including at cryogenic temperatures. For even higher sensitivity for low-field magnetometry and security purposes, the sensor is located between two identical elongated concentrators of the magnetic field B 16 of ferrite or μ-metal.

ПРИЛОЖЕНИЕ: една фигураAPPENDIX: one figure

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1] К. Maenaka, Т. Ohgusu, М. Ishida, Т. NakaMura, “Novel vertical Hall cells in stanadard bipolar technology”, Electronic Letters, 23 (1987) pp. 1104-1105.[1] K. Maenaka, T. Ohgusu, M. Ishida, T. NakaMura, “Novel vertical Hall cells in standard bipolar technology”, Electronic Letters, 23 (1987) pp. 1104-1105.

[2] C.S. Roumenin, “Microsensors for magnetic field”, in MEMS - practical guide to design, analysis and applications, ed. J.G. Korvink and O. Paul, William Andrew Publishing, USA, 2006; ISBN: 0-8155-1497-2.[2] C.S. Roumenin, “Microsensors for magnetic field”, in MEMS - practical guide to design, analysis and applications, ed. J.G. Korvink and O. Paul, William Andrew Publishing, USA, 2006; ISBN: 0-8155-1497-2.

[3] Ch. Roumenin, Solid State Magnetic Sensors, Elsevier, Amsterdam, 1994, p. 450; ISBN: 0 444 89401.[3] Ch. Roumenin, Solid State Magnetic Sensors, Elsevier, Amsterdam, 1994, p. 450; ISBN: 0 444 89401.

[4] T. Kaufmann, On the offset and sensitivity of CMOS-based five-contact vertical Hall devices, MEMS Technology and Engineering, v. 21, Der Andere Verlag, 2013, p. 147.[4] T. Kaufmann, On the offset and sensitivity of CMOS-based five-contact vertical Hall devices, MEMS Technology and Engineering, v. 21, Der Andere Verlag, 2013, p. 147.

Claims (1)

4 .Микросензор на Хол с тангенциална чувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с примесен тип проводимост, върху едната страна на която са формирани на равни разстояния един от друг три правоъгълни омични контакта съответно първи, втори и трети, разположени успоредно на дългите си страни като вторият е централен и спрямо него от двете му дълги страни са разположени - от ляво първият и от дясно - третият, откъм късите страни на централния контакт и на равни разстояния от него има още по един страничен омичен контакт - трети и четвърти, токоизточник и измервателен усилвател, първият и третият правоъгълни контакти са съединени с единия извод на токоизточника, другият извод на който е свързан с централния контакт, третият и четвъртият странични контакти са съединени с входа на усилвателя като измерваното магнитно поле е в равнината на подложката и е перпендикулярно на дългите страни на правоъгълните контакти, ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ с това, че са формирани още две двойки странични омични контакти първи (5) и втори (6), и пети (9) и шести (10), разположени на равни разстояния откъм късите страни на левия (2) и съответно на десния (4) правоъгълен контакт, първият (5), третият (7) и петият (9) странични контакти са откъм едната къса страна, а вторият (2), четвъртият (8) и шестият (10) - съответно откъм другата къса страна на правоъгълните контакти (2), (3) и (4), страничните контакти първи (5) и шести (10) са свързани с входа на друг измервателен усилвател (13), а втори (6) и пети (9) контакти са съединени помежду си, първият (5) и третият (7) странични контакти са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата измервателни усилвателя (12) и (13), изходите на които са свързани с входа на диференциален усилвател (14), чийто изход е изходът (15) на микросензора на Хол.4. Hall microsensor with tangential sensitivity, containing a semiconductor substrate with impurity type of conductivity, on one side of which are formed at equal distances from each other three rectangular ohmic contacts, respectively, first, second and third, located parallel to their long sides and the second is central and relative to it on its two long sides are located - on the left the first and on the right - the third, on the short sides of the central contact and at equal distances from it there is another side ohmic contact - third and fourth, current source and measuring amplifier, the first and third rectangular contacts are connected to one terminal of the current source, the other terminal of which is connected to the central contact, the third and fourth side contacts are connected to the input of the amplifier and the measured magnetic field is in the plane of the substrate and is perpendicular to the long sides. rectangular contacts, CHARACTERIZED by the fact that two more pairs of lateral ohmic and contacts first (5) and second (6), and fifth (9) and sixth (10), located at equal distances from the short sides of the left (2) and respectively the right (4) rectangular contact, the first (5), the third (7) and fifth (9) side contacts are on one short side, and the second (2), the fourth (8) and the sixth (10) are on the other short side of the rectangular contacts (2), (3) and 4), the side contacts first (5) and sixth (10) are connected to the input of another measuring amplifier (13), and the second (6) and fifth (9) contacts are connected to each other, the first (5) and the third (7). ) side contacts are connected simultaneously only to the non-inverting or respectively only to the inverting inputs of the two measuring amplifiers (12) and (13), the outputs of which are connected to the input of a differential amplifier (14) whose output is the output (15) of the microsensor on Hall.