BG112935A - Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity - Google Patents

Abstract

The Hall effect microsensor with an in-plate sensitivity comprises two identical rectangular semiconductor wafers with n-type hopping conduction - first (1) and second (2), located as close as possible and parallel to their long sides. On one side of each of them are formed successively at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts, from left to right - first (3 and 4), second (5 and 6), third (7 and 8), and fourth (9 and 10) located parallel to both their long sides and the short sides of the wafers (1 and 2). The second contact (5) of the first wafer (1) and the third contact (8) of the second pad (2) through a current source (11) are connected to the fourth contact (9) of the first (1) and to the first contact (4) of the second (2) wafer. The first contact (3) of the first (1) wafer is connected to the second contact (6) of the second (2) one, and the third contact (7) of the first (1) is connected to the fourth contact (10) of the second wafer (2). . The second (6) and the fourth (10) contact of the second wafer (2) are the differential output (12) of the microsensor, as the measured magnetic field (13) is parallel to both the plane of the wafers (1 and 2) and the long sides of the contacts (3, 5, 7, 9, 4, 6, 8 and 10).

Description

МИКРОСЕНЗОР НА ХОЛ С РАВНИННА ЧУВСТВИТЕЛНОСТLIVING SENSITIVITY LIVING MICROSENSOR

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF THE INVENTION

Изобретението се отнася до микросензор на Хол с равнинна чувствителност, приложимо в областта на роботиката и мехатрониката, квантовата комуникация, 3D роботизираната и минимално инвазивната хирургия включително телемедицината, безконтактната автоматика, слабополевата магнитометрия, измерването на ъглови и линейни премествания, контролно-измервателната технология, мултироторните безпилотни апарати, навигацията, интелигентните системи за сигурност, електромобилостроенето, енергетиката, позиционирането на обекти в равнината и пространството, военното дело и контратероризма.The invention relates to a Hall microsensor with plane sensitivity, applicable in the field of robotics and mechatronics, quantum communication, 3D robotic and minimally invasive surgery including telemedicine, non-contact automation, low-field magnetometry, measurement of angular and linear displacements, control displacement, control technology unmanned aerial vehicles, navigation, intelligent security systems, electric car building, energy, positioning of objects in the plain and space, military affairs and counter-terrorism.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ правоъгълна полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на която са формирани последователно и на равни разстояния един от друг четири правоъгълни омични контакти, от ляво надясно - първи, втори, трети и четвърти, разположени успоредно както на дългите си страни, така и на късите страни на подложката. Първият и третия контакт са свързани с токоизточник, а вторият и четвъртият са диференциалният изход на микросензора като измерваното магнитно поле е успоредно както на равнината на подложката, така и на дългите страни на контактите, [1-7].A Hall microsensor with plane sensitivity is known, containing a rectangular semiconductor substrate with p-type impurity conductivity, on one side of which four rectangular ohmic contacts are formed in series and at equal distances from each other, from left to right - first, second, third and fourth, located parallel to both its long sides and the short sides of the pad. The first and third contacts are connected to a current source, and the second and fourth are the differential output of the microsensor as the measured magnetic field is parallel to both the plane of the substrate and the long sides of the contacts, [1-7].

Недостатък на този микросензор на Хол с равнинна чувствителност е понижената измервателна точност от наличието на паразитно напрежение на диференциалния изход в отсъствие на магнитно поле (офсет) в резултат на електрическата асиметрия, породена от присъщата за този тип структури с планарни контакти асиметрия на токовата траектория по отношение на двата изходни контакта, както и неминуеми технологични несъвършенства, механични напрежения най-често от корпусирането на чипа, температурни градиенти и др.The disadvantage of this Hall microsensor with plane sensitivity is the reduced measuring accuracy due to the presence of parasitic voltage at the differential output in the absence of a magnetic field (offset) as a result of the electrical asymmetry caused by the asymmetry of the current trajectory. in relation to the two output contacts, as well as inevitable technological imperfections, mechanical stresses most often from the chip housing, temperature gradients, etc.

Недостатък е също нелинейната компонента в изходното напрежение в магнитно поле, поради различните по стойност потенциали на Хол върху двата изходни контакта, генерирани от ефекта на Хол, което е причина, независимо че изходът е диференциален известна част от нелинейната магниторезистивна компонента да прониква в изхода, смесвайки се с метрологичния линеен Холов сигнал.Another disadvantage is the nonlinear component in the output voltage in a magnetic field, due to the different value of Hall potentials on the two output contacts generated by the Hall effect, which is the reason, although the output is differential, some part of the nonlinear magnetoresistive component penetrates the output. mixing with the metrological linear Hall signal.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задача на изобретението е да се създаде микросензор на Хол с равнинна чувствителност с висока измервателна точност и линеен изход.It is an object of the invention to provide a Hall microsensor with a plane sensitivity with high measurement accuracy and a linear output.

Тази задача се решава с микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ две еднакви правоъгълни полупроводникови подложки с п-тип примесна проводимост - първа и втора, разположени максимално близко и успоредно на дългите си страни. Върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно на равни разстояния един от друг по четири правоъгълни омични контакти, от ляво надясно - първи, втори, трети и четвърти, разположени успоредно както на дългите си страни, така и на късите страни на подложките. Вторият контакт на първата подложка и третият контакт на втората през токоизточник са свързани с четвъртия контакт на първата и с първия контакт на втората подложка. Първият контакт на първата подложка е съединен с втория контакт на втората, а третият контакт на първата е свързан с четвъртия контакт на втората подложка. Вторият и четвъртият контакт на втората подложка са диференциалният изход на микросензора като измерваното магнитно поле е успоредно както на равнините на подложките, така и на дългите страни на контактите.This problem is solved with a Hall microsensor with plane sensitivity, containing two identical rectangular semiconductor pads with p-type impurity conductivity - first and second, located as close as possible and parallel to their long sides. On one side of each of them are formed successively at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts, from left to right - first, second, third and fourth, located parallel to both their long sides and short sides of the pads. The second contact of the first pad and the third contact of the second through a power source are connected to the fourth contact of the first and to the first contact of the second pad. The first contact of the first pad is connected to the second contact of the second, and the third contact of the first is connected to the fourth contact of the second pad. The second and fourth contacts of the second pad are the differential output of the microsensor as the measured magnetic field is parallel to both the planes of the pads and the long sides of the contacts.

Предимство на изобретението е високата измервателна точност от силно редуцирания офсет в резултат на свързване на контактите от двете подложки по двойки така, че се постига взаимно изравняване на електрическите потенциали на изхода в отсъствие на магнитно поле, въпреки асиметрията на токовите траектории.An advantage of the invention is the high measuring accuracy of the strongly reduced offset as a result of connecting the contacts of the two pads in pairs so as to achieve mutual equalization of the electric potentials of the output in the absence of magnetic field, despite the asymmetry of current trajectories.

Предимство е също високата линейност на изходното напрежение, поради оригиналното свързване на контактите, формиращи диференциалния изход, осъществявайки максимално възможна компенсация на нелинейното магнитосъпротивление.Another advantage is the high linearity of the output voltage, due to the original connection of the contacts forming the differential output, providing the maximum possible compensation of the nonlinear magnetic resistance.

Предимство е още и минималният температурен дрейф на изхода в резултат на компенсирания паразитен офсет.Another advantage is the minimal temperature drift at the output as a result of the compensated parasitic offset.

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 one of its embodiments given in the attached Figure 1.

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION

Микросензорът на Хол с равнинна чувствителност съдържа две еднакви правоъгълни полупроводникови подложки с п-тип примесна проводимост - първа 1 и втора 2, разположени максимално близко и успоредно на дългите си страни. Върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно на равни разстояния един от друг по четири правоъгълни омични контакти, от ляво надясно - първи 3 и 4, втори 5 и 6, трети 7 и 8, и четвърти 9 и 10, разположени успоредно както на дългите си страни, така и на късите страни на подложките 1 и 2. Вторият контакт 5 на първата подложка 1 и третият контакт 8 на втората 2 през токоизточник 11 са свързани с четвъртия контакт 9 на първата 1 и с първия контакт 4 на втората 2 подложка. Първият контакт 3 на първата 1 подложка е съединен с втория контакт 6 на втората 2, а третият контакт 7 на първата 1 е свързан с четвъртия контакт 10 на втората 2 подложка. Вторият 6 и четвъртият 10 контакт на втората подложка 2 са диференциалният изход 12 на микросензора като измерваното магнитно поле 13 е успоредно както на равнините на подложките 1 и 2, така и на дългите страни на контакти 3, 5, 7, 9, 4, 6, 8 и 10.The Hall microsensor with plane sensitivity contains two identical rectangular semiconductor pads with p-type impurity conductivity - first 1 and second 2, located as close as possible and parallel to their long sides. On one side of each of them are formed successively at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts, from left to right - first 3 and 4, second 5 and 6, third 7 and 8, and fourth 9 and 10, located parallel as on its long sides as well as on the short sides of the pads 1 and 2. The second contact 5 of the first pad 1 and the third contact 8 of the second 2 through a current source 11 are connected to the fourth contact 9 of the first 1 and the first contact 4 of the second 2 substrate. The first contact 3 of the first 1 pad is connected to the second pin 6 of the second 2, and the third pin 7 of the first 1 is connected to the fourth pin 10 of the second 2 pad. The second 6 and the fourth contact 10 of the second pad 2 are the differential output 12 of the microsensor as the measured magnetic field 13 is parallel both to the planes of the pads 1 and 2 and to the long sides of contacts 3, 5, 7, 9, 4, 6. , 8 and 10.

Действието на микросензора на Хол с равнинна чувствителност, съгласно изобретението, е следното. Поради планарността на захранващите омични контакти 4, 5, 8 и 9, Фигура 1, в отсъствие на магнитно поле 13, В = 0, те представляват еквипотенциални равнини. Ето защо токовите траектории /5 9 и /_4>8 първоначално са насочени вертикално надолу в обема на подложки 1 и 2, след това стават успоредни на горните им повърхности, и накрая отново са перпендикулярни към горните равнини. Следователно токовите линии /_5>9 и /_4;8 в така формираните два равнинно-магниточувствителни елемента на Хол са криволинейни. Съгласно еднаквостта на двете структури 1 и 2, и избраната оригинална схема на включване, захранващите токове, след включване на токоизточника 11, са равни по стойност и са противоположно насочени, /5 9 и - /_4>8. Предвид тази огледална симетрия на двата конструктивно идентични преобразуватели на Хол, те могат де се разглеждат като функционално интегрирани в действието си. Това означава, че на индивидуалните им диференциални изходи УзХ-в) и формирани от контакти 3 и 7, и съответно 6 и 10, при отсъствие на магнитно поле В = 0, в идеалния случай следва да отсъстват офсети, ¥3,7(2? = 0) = = 0) = 0. В резултат обаче на геометричната асиметрия на двете токови траектории /_5;9 и - A.s спрямо съответните контакти 3 - 7 и 6 - 10, на тези изходи винаги присъства офсет У_3;7(В = 0) # 0 и У₆,ю(В = 0) # 0. В предложеното решение, Фигура 1, преодоляването на този сериозен сензорен недостатък се постига с директното окъсяване на контакти 3 и 6, и съответно 7 и 10 на подложки 1 и 2. При такова нестандартно свързване протичат компенсиращи (изравняващи) токове между самите подложки 1 и 2, уеднаквяващи електрическите условия (потенциали) в тях на изхода У₁₂ 12. Ето защо в зоните на двата изходни контакти 3 - 6 и 7 - 10 в отсъствие на магнитно поле В 13, В = 0, офсетът на изхода 12 е драстично редуциран или компенсиран, Vi₂(B = 0) = 0. Този подход в сравнение със сложната динамична компенсация на офсета при т.н. токов спининг [6], е съществено опростен и е иманентен на самото техническо решение като крайните резултати и в двата случая са близки.The operation of the Hall microsensor with plane sensitivity according to the invention is as follows. Due to the planarity of the supply ohmic contacts 4, 5, 8 and 9, Figure 1, in the absence of a magnetic field 13, B = 0, they represent equipotential planes. Therefore, the current trajectories / 5 9 and / _{4> 8 are} initially directed vertically downwards in the volume of pads 1 and 2, then become parallel to their upper surfaces, and finally are again perpendicular to the upper planes. Therefore, the current lines / _{5> 9} and / _{4; 8} in the two plane-magnetic Hall elements thus formed are curvilinear. According to the similarity of the two structures 1 and 2, and the chosen original switching scheme, the supply currents, after switching on the current source 11, are equal in value and are oppositely directed, / 5 9 and - / _{4> 8} . Given this mirror symmetry of the two structurally identical Hall transducers, they can be considered as functionally integrated in their operation. This means that on their individual differential outputs UzX-c) and formed by contacts 3 and 7, and respectively 6 and 10, in the absence of a magnetic field B = 0, ideally there should be no offsets, ¥ 3.7 (2 ? = 0) = = 0) = 0. However, as a result of the geometric asymmetry of the two current trajectories / _{5; 9} and - As with respect to the respective contacts 3 - 7 and 6 - 10, these outputs are always present offset Y _3; B = 0) # 0 and Y ₆ , yu (B = 0) # 0. In the proposed solution, Figure 1, overcoming this serious sensory defect is achieved by directly shortening contacts 3 and 6, and 7 and 10 of pads, respectively. 1 and 2. With such a non-standard connection compensating (equalizing) currents flow between the pads 1 and 2, equalizing the electrical conditions (potentials) in them at the output Y ₁₂ 12. Therefore, in the areas of the two output contacts 3 - 6 and 7 - 10 in the absence of a magnetic field B 13, B = 0, the offset of the output 12 is drastically reduced or compensated, Vi ₂ (B = 0) = 0. This approach compared to a complex dynamic offset compensation in the so-called current spinning [6], is significantly simplified and is immanent to the technical solution itself as the final results in both cases are close.

При поставяне на микросензора на Хол с равнинна чувствителност в магнитно поле В 13, протичат следните магнитноелектрични процеси, генерирани чрез съответните сили на Лоренц F^ = gV* х В. Траекториите на движещите се в обемите на подложки 1 и 2 електрони със средна дрейфова скорост V_dr се изменят. Например, в подложка 1 токовите линии /5 9 се „свиват” нагоре към повърхността и в зоната с контакт 7 се генерират от ефекта на Хол допълнителни отрицателни товари като потенциалът там става отрицателен. Едновременно с това в зоната на контакт 3 потенциалът става положителен и между контакти 3 и 7 възниква напрежение на Хол Е_{3 7}(В). В подложка 2 токовата компонента - /4,8 се удължава навътре в обема, като потенциалът върху контакт 6 става положителен, докато в зоната с контакт 10 се генерират от силата F_L допълнителни отрицателни товари - потенциалът там е отрицателен. В резултат върху контакти 6 и 10 се генерира напрежение на Хол, - У_6Л0(В).When placing the Hall microsensor with plane sensitivity in a magnetic field B 13, the following magnetoelectric processes occur, generated by the corresponding Lorentz forces F ^ = gV * x B. The trajectories of the electrons moving in the volumes of substrates 1 and 2 with average drift velocity V _dr change. For example, in substrate 1 the current lines / 5 9 "shrink" upwards to the surface and in the contact zone 7 additional negative loads are generated by the Hall effect and the potential there becomes negative. At the same time in the contact zone 3 the potential becomes positive and between contacts 3 and 7 a voltage of Hall E _{3 7} (B) occurs. In substrate 2 the current component - / 4,8 is extended inwards in the volume, as the potential on contact 6 becomes positive, while in the zone of contact 10 _{additional negative loads are generated by the force F L} - the potential there is negative. As a result, a Hall voltage - Y _6L0 (B) is generated on contacts 6 and 10.

Сигналът - Уб,ю(В) обаче е с противоположна полярност на този между контакти 3 и 7, У₃₇(В). Причината е противоположните посоки на захранващите токове /59 и - /_4>8 в подложки 1 и 2. Следователно оригиналното свързване на двата елемента на Хол осъществява генериране на две напрежения на Хол УзХВ) и - V^_W(B), които предвид идентичността на струтктурите 1 и 2 са близки по стойност, но с противоположен знак. Различието в двете напрежения Уз_;7(В) У | - Уб,ю(^) | е от принципно естество. Поради несиметричността на токовите траектории спрямо изходните контакти, в магнитно поле В 13 на диференциалния изход на микросензора V₁₂(B) 12 присъства нелинейната магниторезистивна компонента MR ~ В , генерирана и чрез магнитноуправляемия повърхностен ток i_s(B), [8]. Тя не може да се компенсира напълно и по тази причина линейността се нарушава. Използваното обаче непосредствено свързване на изходните контакти 3-6и7-10 изравнява чрез окъсяване на еднакви по знак офсет-потенциали, което води до максимално компенсиране на квадратичното магнитосъпротивление MR ~ В² в изхода 12. Важна особеност е, че върху непосредствено съединените двойки контакти 3 - 6 и 7 - 10 в магнитно поле В 13 се генерират съответно допълнителни товари с противоположен знак, обуславящи диференциалния изход 12. По този начин се постига висока степен на линеаризация на изходното напрежение Vi₂(B) 12. В новото решение, Фигура 1, захранващите (входните) и изходните контакти на двете структури 1 и 2 са взаимозаменяеми. Разполагането на подложки 1 и 2 максимално близко една до друга позволява практически идентични температурни условия за двата микросензора на Хол и висока пространствена резолюция при определяне на топологията на магнитната индукция В 13.However, the signal - Ub, yu (B) has the opposite polarity to that between contacts 3 and 7, Y ₃₇ (B). The reason is the opposite directions of the supply currents / 59 and - / _{4> 8} in pads 1 and 2. Therefore, the original connection of the two Hall elements generates two Hall voltages UzHV) and - V ^ _W (B), which given the identity of structures 1 and 2 are close in value, but with opposite sign. The difference in the two voltages Uz _{; 7} (B) Y | - Уб, ю (^) | is of a principled nature. Due to the asymmetry of the current trajectories with respect to the output contacts, in the magnetic field B 13 of the differential output of the microsensor V ₁₂ (B) 12 the nonlinear magnetoresistive component MR ~ B is present, generated by the magnetically controlled surface current i _s (B), [8]. It cannot be fully compensated and therefore the linearity is disturbed. However, the used direct connection of the output contacts 3-6 and 7-10 equalizes by shortening the same sign offset potentials, which leads to maximum compensation of the quadratic magnetic resistance MR ~ B ² in the output 12. An important feature is that on the directly connected pairs of contacts 3 - 6 and 7 - 10 in magnetic field B 13 are generated respectively additional loads with opposite sign, determining the differential output 12. In this way a high degree of linearization of the output voltage Vi ₂ (B) 12 is achieved. In the new solution, Figure 1 , the supply (input) and output contacts of the two structures 1 and 2 are interchangeable. The arrangement of pads 1 and 2 as close as possible to each other allows practically identical temperature conditions for the two Hall microsensors and high spatial resolution when determining the topology of the magnetic induction B 13.

Също така чрез високата степен на компенсация на офсета се осъществява и минимизиране на температурния дрейф на характеристиките. Ето защо подобрената линейност, минималният температурен дрейф и редуцираният офсет едновременно повишават измервателната точност на микросензора на Хол.Also, through the high degree of offset compensation, the temperature drift of the characteristics is minimized. Therefore, the improved linearity, the minimum temperature drift and the reduced offset simultaneously increase the measurement accuracy of the Hall microsensor.

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение е, че посредством иновативното свързване на омичните контакти на подложки 1 и 2 се осъществява въздействие върху галваномагнитните процеси в двете структури 1 и 2 с цел постигане на електрическа симетрия, изравняващи потенциалите на изходните контакти, което повишава измервателната точност чрез редуциран/компенсиран паразитен офсет, минимален температурен дрейф и подобрена линейност.The unexpected positive effect of the new technical solution is that by means of the innovative connection of the ohmic contacts on pads 1 and 2 the galvanomagnetic processes in the two structures 1 and 2 are influenced in order to achieve electrical symmetry equalizing the potentials of the output contacts, which increases the measurement accuracy. by reduced / compensated parasitic offset, minimal temperature drift and improved linearity.

Реализацията на новия микросензор на Хол с равнинна чувствителност може да се осъществи с двойки дискретни структури 1 и 2, свързани съгласно схемата от Фигура 1. По-добри характеристики и перформанс, обаче се постигат чрез интегрална реализация - силициевитеThe realization of the new Hall microsensor with plane sensitivity can be realized with pairs of discrete structures 1 and 2, connected according to the scheme of Figure 1. Better characteristics and performance, however, are achieved by an integrated realization - silicon

CMOS или BiCMOS интегрални процеси. В този случай подложки 1 и 2 се формират с два отделни п-тип „джоба” в p-Si пластина. Планарните омични контакти 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 се осъществяват, например, с йонна имплантация и са силно легирани и⁺- области в и-Si „джобове”. Силициевите планарни технологии позволяват едновременното формиране на микросензора върху общ чип заедно с усилватели и интерфейсна електроника за обработка, дигитализиране и нормиране на изходния сигнал. В такова изпълнение новия сензор представлява интегрална схема.CMOS or BiCMOS integrated processes. In this case, pads 1 and 2 are formed with two separate p-type "pockets" in a p-Si plate. Planar ohmic contacts 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10 are made, for example, by ion implantation and are strongly doped and ⁺ - regions in i-Si "pockets". Silicon planar technologies allow the simultaneous formation of the microsensor on a common chip together with amplifiers and interface electronics for processing, digitization and normalization of the output signal. In such an embodiment, the new sensor is an integrated circuit.

Полупроводниковата конфигурация от Фигура 1 може да функционира и в областта на криогенните температури, например, температурата на кипене на течния азот Т = 77 К. В този случай основно чрез минимизиран шум, сензорната конструкция е подходяща за слабополевата магнитометрия и контратероризма.The semiconductor configuration of Figure 1 can also function in the field of cryogenic temperatures, for example, the boiling point of liquid nitrogen T = 77 K. In this case, mainly through minimized noise, the sensor design is suitable for low-field magnetometry and counterterrorism.

ПРИЛОЖЕНИЕ: една фигураAPPENDIX: one figure

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1] Ч.С. Руменин, П.Т. Костов, Датчик на Хол, Авторско свид. BG № 41974 В1/06.05.1986 г.[1] Ch.S. Rumenin, P.T. Kostov, Hall Sensor, Author's Witness. BG № 41974 B1 / 06.05.1986

[2] C.S. Roumenin, Parallel-field Hall microsensor, Compt. rendus ABS, 40(11)(1987) 59-62.[2] C.S. Roumenin, Parallel-field Hall microsensor, Compt. rendus ABS, 40 (11) (1987) 59-62.

[3] C.S. Roumenin, Bipolar magnetotransistor sensors - An invited review, Sensors and Actuators, A 24 (1990) 83-105.[3] C.S. Roumenin, Bipolar magnetotransistor sensors - An invited review, Sensors and Actuators, A 24 (1990) 83-105.

[4] C.S. Roumenin, Parallel-field Hall microsensors - An overview, Sensors and Actuators, A 30 (1992) 77-87.[4] C.S. Roumenin, Parallel-field Hall microsensors - An overview, Sensors and Actuators, A 30 (1992) 77-87.

[5] C. Roumenin, Solid State Magnetic Sensors, Elsevier, Amsterdam, 1994, p. 450; ISBN: 0 444 89401.[5] C. Roumenin, Solid State Magnetic Sensors, Elsevier, Amsterdam, 1994, p. 450; ISBN: 0 444 89401.

[6] C. Roumenin, “Microsensors for magnetic field”, Chapter 9, in „MEMS - a practical guide to design, analysis and applications”, ed. by J. Korvink and O. Paul, William Andrew Publ., USA, 2006, pp. 453-523; ISBN: 0-8155-1497-2.[6] C. Roumenin, “Microsensors for magnetic field”, Chapter 9, in “MEMS - a practical guide to design, analysis and applications”, ed. by J. Korvink and O. Paul, William Andrew Publ., USA, 2006, pp. 453-523; ISBN: 0-8155-1497-2.

[7] S.V. Lozanova, C.S. Roumenin, Paralell-field silicon Hall effect microsensors with minimal design complexity, IEEE Sensors Journal, 9(7) (2009) 761-766.[7] S.V. Лозанова, Ц.С. Roumenin, Parallel-field silicon Hall effect microsensors with minimal design complexity, IEEE Sensors Journal, 9 (7) (2009) 761-766.

[8] C. Roumenin, S. Lozanova, S. Noykov, Experimental evidence of magnetically controlled surface current in Hall devices, Sensors and Actuators, A 175, (2012) 45-52.[8] C. Roumenin, S. Lozanova, S. Noykov, Experimental evidence of magnetically controlled surface current in Hall devices, Sensors and Actuators, A 175, (2012) 45-52.

Claims (1)

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИPATENT CLAIMS Микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ токоизточник и правоъгълна полупроводникова подложка с η-тип примесна проводимост, върху едната й страна са формирани последователно на равни разстояния един от друг четири правоъгълни омични контакти, от ляво надясно - първи, втори, трети, и четвърти, разположени успоредно както на дългите си страни, така и на късите страни на подложката, измерваното магнитно поле е успоредно на равнината на подложката и на дългите страни на контактите, ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ с това, че има още една втора полупроводникова подложка (2), еднаква с първата (1) и разположена максимално близко до нея като подложки (1) и (2) са успоредни на дългите си страни, върху едната страна на втората подложка (2) също има от ляво надясно четири правоъгълни и еквидистантно разположени омични контакти - първи (4), втори (6), трети (8) и четвърти (10), еднакви с тези от първата (1), вторият контакт (5) на първата подложка (1) и третият контакт (8) на втората (2) през токоизточника (11) са свързани с четвъртия контакт (9) на първата (1) и с първия контакт (4) на втората (2) подложка, първият контакт (3) на първата подложка (1) е съединен с втория контакт (6) на втората (2), а третият контакт (7) на първата (1) е свързан с четвъртия контакт (10) на втората подложка (2), вторият (6) и четвъртият (10) контакт на втората подложка (2) са диференциалният изход (12) на микросензора на Хол.Hall microsensor with plane sensitivity, containing current source and rectangular semiconductor substrate with η-type impurity conductivity, on one side are formed successively at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts, from left to right - first, second, third, and fourth located parallel to both its long sides and the short sides of the substrate, the measured magnetic field is parallel to the plane of the substrate and to the long sides of the contacts, CHARACTERIZED by the fact that there is another second semiconductor substrate (2), identical with the first (1) and located as close as possible to it as pads (1) and (2) are parallel to their long sides, on one side of the second pad (2) there are also from left to right four rectangular and equidistant ohmic contacts - first (4), second (6), third (8) and fourth (10), identical to those of the first (1), the second contact (5) of the first pad (1) and the third contact (8) of the second (2) through the current the sources (11) are connected to the fourth contact (9) of the first (1) and to the first contact (4) of the second (2) pad, the first contact (3) of the first pad (1) is connected to the second contact (6) of the second (2), and the third contact (7) of the first (1) is connected to the fourth contact (10) of the second pad (2), the second (6) and the fourth (10) contact of the second pad (2) are the differential output (12) of the Hall microsensor.