BG66840B1 - Hall effect sensor with a planar magnetic sensitivity - Google Patents

Abstract

The Hall sensor with planar magnetic sensitivity contains semiconductor wafers with n-type hopping conduction (1 and 2), as on one side of each are formed ohmic in series and at distances from each other, located parallel to their long sides, as well as a current source, and the measured magnetic field is parallel to the planes of the wafers. The Hall sensor comes in four configurations - the first, second, third and fourth. The first configuration includes a pair of identical semiconductor wafers (1 and 2), and on one side of each of them are formed sequentially and at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts - first (3 and 4), second (5 and 6) , third (7 and 8) and fourth (9 and 10). Both the second contacts (5 and 6) are connected via a current source (11), the fourth contacts (9 and 10) are connected to each other, and the first (3) and third (7) contacts of the first wafer (1) are connected to the input of the first measuring amplifier (12) and respectively the first (4) and the third (8) contact from the second wafer (2) - with the input of a second measuring amplifier (13). The outputs of the amplifiers (12 and 13) are connected to the input of a differential amplifier (14) whose output is the output (15) of the Hall sensor, as the measured magnetic field (16) is parallel to the long sides of the contacts (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10). Increased magnetic sensitivity and reduced offset are achieved with the four configurations,. 1 claim, 4 figures A declaration of license readiness has been submitted in accordance with Art. 30 of the Law on Patents and Utility Model Registration.

Description

Област на техникатаField of technology

Изобретението се отнася до сензор на Хол с равнинна магниточувствителност, приложимо в областта на роботиката и мехатрониката, електромобилостроенето, когнитивните системи и автоматиката, безконтактното измерване на ъглови и линейни премествания, контролно-измервателната технология и слабополевата магнитометрия, енергетиката, позиционирането на обекти в равнината и пространството, биомедицинските изследвания, военното дело и сигурността, и др.The invention relates to a Hall sensor with planar magnetosensitivity, applicable in the field of robotics and mechatronics, electrical engineering, cognitive systems and automation, non-contact measurement of angular and linear displacements, control and measurement technology and low-field magnetometry in positioning, energy space, biomedical research, military and security, etc.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е сензор на Хол с равнинна магниточувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на която са формирани на равни разстояния един от друг последователно четири правоъгълни омични контакти - първи, втори, трети и четвърти, разположениуспоредно на дългите си страни. Първият и третият контакт са свързани през токоизточник, а вторият и четвъртият контакт са изходът на сензора като измерваното магнитно поле е успоредно както на равнината на подложката, така и на дългите страни на правоъгълните контакти [1, 2, 3].A Hall sensor with planar magnetic sensitivity is known, containing a semiconductor substrate with p-type impurity conductivity, on one side of which four rectangular ohmic contacts are formed at equal distances from each other - first, second, third and fourth, located parallel to their long countries. The first and third contacts are connected through a current source, and the second and fourth contacts are the output of the sensor as the measured magnetic field is parallel to both the plane of the substrate and the long sides of the rectangular contacts [1, 2, 3].

Известен е също сензор на Хол с равнинна магниточувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на която са формирани последователно пет правоъгълни омични контакти - първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни като третият е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият и петият и съответно вторият и четвъртият контакт. Централният контакт през токоизточник е свързан едновременно с първия и петия контакт като вторият и четвъртият контакт са изходът на сензора, а измерваното магнитно поле е успоредно както на равнината на подложката, така и на дългите страни на правоъгълните контакти [2, 3,4].Also known is a Hall sensor with plane magnetic sensitivity, containing a semiconductor substrate with p-type impurity conductivity, on one side of which are formed successively five rectangular ohmic contacts - first, second, third, fourth and fifth, located parallel to their long sides as the third is central and relative to it symmetrically on its two long sides are located the first and fifth and respectively the second and fourth contact. The central contact through a current source is connected simultaneously to the first and fifth contacts as the second and fourth contacts are the output of the sensor, and the measured magnetic field is parallel to both the plane of the substrate and the long sides of the rectangular contacts [2, 3,4].

Известен е още сензор на Хол с равнинна магниточувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на която са формирани последователно пет правоъгълни омични контакта - първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни като третият е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият и петият и съответно вторият и четвъртият контакт. Централният контакт през токоизточник е свързан едновременно с втория и четвъртия контакт като първият и петият контакт са изходът на сензора, а измерваното магнитно поле е успоредно както на равнината на подложката, така и на дългите страни на правоъгълните контакти [2, 3, 5].Also known is a Hall sensor with plane magnetic sensitivity, containing a semiconductor substrate with p-type impurity conductivity, on one side of which are formed five rectangular ohmic contacts - first, second, third, fourth and fifth, located parallel to their long sides as the third is central and relative to it symmetrically on its two long sides are located the first and fifth and respectively the second and fourth contact. The central contact through a current source is connected simultaneously to the second and fourth contacts as the first and fifth contacts are the sensor output, and the measured magnetic field is parallel to both the plane of the substrate and the long sides of the rectangular contacts [2, 3, 5].

Известен е и сензор на Хол с равнинна магниточувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на която са формирани на равни разстояния един от друг последователно три правоъгълни омични контакти - първи, втори и трети, разположени успоредно на дългите си страни като вторият е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени останалите два контакта. Откъм късите страни на централния контакт, в близост до тях и на равни разстояния има още по един омичен контакт - четвърти и пети. Първият и третият контакт са съединени през токоизточник с централния контакт като четвъртият и петият контакт са изходът на сензора, а измерваното магнитно поле е успоредно на равнината на подложката и е перпендикулярно на дългите страни на първия, втория и третия контакт [2, 3,6].A Hall sensor with planar magnetic sensitivity is also known, containing a semiconductor substrate with p-type impurity conductivity, on one side of which three rectangular ohmic contacts are formed at equal distances from each other - first, second and third, located parallel to their long sides as the second is central and relative to it symmetrically on its two long sides are located the other two contacts. On the short sides of the central contact, near them and at equal distances there is another ohmic contact - fourth and fifth. The first and third contacts are connected through a current source to the central contact as the fourth and fifth contacts are the output of the sensor, and the measured magnetic field is parallel to the plane of the pad and is perpendicular to the long sides of the first, second and third contacts [2, 3,6 ].

Недостатък на всичките тези сензори на Хол с равнинна магниточувствителност е наличието на паразитно напрежение на изходите им в отсъствие на магнитно поле (офсет) в резултат на електрическа асиметрия, породена от геометрична асиметрия и несъосност в разположението на омичните контакти, неминуеми технологични несъвършенства, механични напрежения най-често от корпусирането на чипа и др.The disadvantage of all these Hall sensors with planar magnetic sensitivity is the presence of parasitic voltage at their outputs in the absence of a magnetic field (offset) as a result of electrical asymmetry caused by geometric asymmetry and misalignment in the location of ohmic contacts, inevitable technological imperfections most often from the chip housing, etc.

Техен недостатък е също редуцираната измервателна точност в резултат на паразитния офсет на изходите.Their disadvantage is also the reduced measuring accuracy as a result of the parasitic offset of the outputs.

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Задача на изобретението е да се създаде сензор на Хол с равнинна магниточувствителност с компенсиран офсет и повишена измервателна точност.It is an object of the invention to provide a Hall sensor with planar magnetic sensitivity with compensated offset and increased measuring accuracy.

Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019Descriptions of issued patents for inventions № 03.2 / 29.03.2019

Тази задача се решава със сензор на Хол с равнинна магниточувствителност в четири конфигурацииThis problem is solved with a Hall sensor with planar magnetic sensitivity in four configurations

- първа, втора, трета и четвърта. Първата конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки с п-тип примесна проводимост като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно и на равни разстояния един от друг по четири правоъгълни омични контакти - първи, втори, трети и четвърти, разположени успоредно на дългите си страни. Двата втори контакта са свързани през токоизточник, четвъртите контакти са съединени помежду си, а първият и третият контакт от първата подложка са свързани с входа на първи измервателен усилвател и съответно първият и третият контакт от втората подложка - с входа на втори измервателен усилвател. Двата първи контакта от подложките 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 сензора на Хол като измерваното магнитно поле е успоредно както на равнините на подложките, така и на дългите страни на правоъгълните контакти. Втората конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки с п-тип примесна проводимост като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно пет правоъгълни омични контакти - първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни като третият е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият и петият и съответно вторият и четвъртият контакт. Централните контакти са свързани през токоизточник, двата първи и съответно двата пети контакта са свързани помежду си, а вторият и четвъртият контакт от първата подложка са свързани с входа на първи измервателен усилвател и съответно вторият и четвъртият контакт от втората подложка - с входа на втори измервателен усилвател. Двата втори контакта от подложките 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 сензора на Хол като измерваното магнитно поле е успоредно както на равнините на подложките, така и на дългите страни на правоъгълните контакти. Третата конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки с п-тип примесна проводимост като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно пет правоъгълни омични контакти- first, second, third and fourth. The first configuration consists of two identical semiconductor pads with n-type impurity conductivity and on one side of each of them are formed sequentially and at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts - first, second, third and fourth, located parallel to its long sides. The two second contacts are connected via a current source, the fourth contacts are connected to each other, and the first and third contacts of the first pad are connected to the input of the first measuring amplifier and respectively the first and third contacts of the second pad to the input of the second measuring amplifier. The first two contacts of the pads 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 sensor as the measured magnetic field is parallel to both the planes of the pads and the long sides of the rectangular contacts. The second configuration consists of two identical semiconductor pads with p-type impurity conductivity and on one side of each of them are formed five rectangular ohmic contacts - first, second, third, fourth and fifth, located parallel to their long sides and the third is central and relative to it symmetrically on its two long sides are located the first and fifth and respectively the second and fourth contact. The central contacts are connected through a current source, the two first and the two fifth contacts are connected to each other, and the second and fourth contacts of the first substrate are connected to the input of the first measuring amplifier and the second and fourth contacts of the second substrate to the input of the second measuring amplifier. amplifier. The two second contacts of the pads 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 sensor as the measured magnetic field is parallel to both the planes of the pads and the long sides of the rectangular contacts. The third configuration consists of two identical semiconductor pads with p-type impurity conductivity and on one side of each of them are formed successively five rectangular ohmic contacts

- първи, втори, трети, четвърти и пети, разположени успоредно на дългите си страни като третият е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият и петият и съответно вторият и четвъртият контакт. Централните контакти са свързани през токоизточник, вторите и съответно четвъртите контакти са свързани помежду си, а първият и петият контакт от първата подложка са свързани с входа на първи измервателен усилвател и съответно първият и петият контакт от втората подложка - с входа на втори измервателен усилвател. Двата първи контакта от подложките 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 сензора на Хол като измерваното магнитно поле е успоредно както на равнините на подложките, така и на дългите страни на правоъгълните контакти. Четвъртата конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на които са формирани на равни разстояния един от друг последователно три правоъгълни омични контакти - първи, втори и трети, разположени успоредно на дългите си страни като вторият е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени останалите два контакта. Откъм късите страни на централния контакт, в близост до тях и на равни разстояния има още по един омичен контакт - съответно четвърти и пети. Централните контакти са съединени през токоизточник, първите и съответно третите контакти са свързани помежду си, а четвъртият и петият контакт от първата подложка са свързани с входа на първи измервателен усилвател и съответно четвъртият и петият контакт от втората подложка - с входа на втори измервателен усилвател. Двата четвърти контакта от двете подложки 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 сензора на Хол като измерваното магнитно поле е успоредно на равнините на подложките и е перпендикулярно на дългите страни на трите правоъгълни контакта.- first, second, third, fourth and fifth, located parallel to their long sides, the third being central and the first and fifth and the second and fourth contacts, respectively, located symmetrically on both of its long sides. The central contacts are connected through a current source, the second and fourth contacts are connected to each other, and the first and fifth contacts of the first pad are connected to the input of the first measuring amplifier and respectively the first and fifth contacts of the second pad to the input of the second measuring amplifier. The first two contacts of the pads 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 sensor as the measured magnetic field is parallel to both the planes of the pads and the long sides of the rectangular contacts. The fourth configuration consists of two identical semiconductor pads with p-type impurity conductivity, on one side of which are formed at equal distances from each other three rectangular ohmic contacts - first, second and third, located parallel to their long sides as the second is central and relative to it symmetrically on its two long sides are the other two contacts. On the short sides of the central contact, near them and at equal distances, there is another ohmic contact - fourth and fifth, respectively. The central contacts are connected through a current source, the first and third contacts are connected, and the fourth and fifth contacts of the first substrate are connected to the input of the first measuring amplifier and the fourth and fifth contacts of the second substrate to the input of the second measuring amplifier. The two fourth contacts of the two pads 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 sensor as the measured magnetic field is parallel to the planes of the pads and is perpendicular to the long sides of the three rectangular contacts.

Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019Descriptions of issued patents for inventions № 03.2 / 29.03.2019

Предимство на изобретението е възможността за максимално редуциране или пълно компенсиране (нулиране) на паразитното изходно напрежение (офсетът) на сензора на Хол след изваждане с диференциалния усилвател на сигналите от измервателните усилватели, съдържащи индивидуалните офсети от изходите на формираните чрез двойките подложки елементи на Хол, които са почти равни и са с един и същ знак.An advantage of the invention is the possibility for maximum reduction or complete compensation (reset) of the parasitic output voltage (offset) of the Hall sensor after subtraction with the differential amplifier of the signals from the measuring amplifiers containing the individual offsets from the outputs of the Ho elements formed by the pairs of pads. which are almost equal and have the same sign.

Предимство е също повишената магниточувствителност в резултат на изваждане чрез диференциалния усилвател на двете напрежения на Хол с противоположен знак от двойките елементи на Хол на четирите конфигурации.Another advantage is the increased magnetic sensitivity as a result of subtraction of the two Hall voltages by the differential amplifier with the opposite sign of the pairs of Hall elements of the four configurations.

Предимство е още повишената измервателна точност в резултат на компенсирането на паразитния офсет.Another advantage is the increased measurement accuracy as a result of the compensation of the parasitic offset.

Предимство е и пълната технологична съвместимост на формираните двойки елементи на Хол от четирите конфигурации и операционните усилватели с планарните силициеви технологии, използвани в производството на интегрални схеми в микроелектрониката, което позволява едновременната им реализация върху общ силициев чип, включително и с допълнителна интерфейсна електроника, обработваща изходните сигнали на диференциалните усилватели.An advantage is the full technological compatibility of the formed pairs of Hall elements of the four configurations and operational amplifiers with planar silicon technologies used in the production of integrated circuits in microelectronics, which allows their simultaneous implementation on a common silicon chip, including additional interface electronics. the output signals of the differential amplifiers.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures

По-подробно изобретението се пояснява с четири негови примерни изпълнения, дадени на приложените фигури:The invention is illustrated in more detail by four exemplary embodiments thereof, given in the accompanying figures:

фигура 1 представлява първата конфигурация на сензора на Хол с равнинна магниточувствителност; фигура 2 - втората конфигурация на сензора на Хол;Figure 1 is a first configuration of a Hall sensor with a plane magnetic sensitivity; Figure 2 shows the second configuration of the Hall sensor;

фигура 3 - третата конфигурация на сензора на Хол;Figure 3 shows the third configuration of the Hall sensor;

фигура 4 - четвъртата конфигурация на сензора на Хол.Figure 4 shows the fourth configuration of the Hall sensor.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of the invention

Сензорът на Хол с равнинна магниточувствителност е в четири конфигурации - първа, втора, трета и четвърта. Първата конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки 1 и 2 с п-тип примесна проводимост, като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно и на равни разстояния един от друг по четири правоъгълни омични контакти - първи 3 и 4, втори 5 и 6, трети 7 и 8 и четвърти 9 и 10, разположени успоредно на дългите си страни. Двата втори контакта 5 и 6 са свързани през токоизточник 11, четвъртите контакти 9 и 10 са съединени помежду си, а първият 3 и третият 7 контакт от първата подложка 1 са свързани с входа на първи измервателен усилвател 12 и съответно първият 4 и третият 8 контакт от втората подложка 2 - с входа на втори измервателен усилвател 13. Двата първи контакта 3 и 4 от подложките 1 и 2 са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата 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 сензора на Хол като измерваното магнитно поле 16 е успоредно както на равнините на подложките 1 и 2, така и на дългите страни на правоъгълните контакти 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Втората конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки 17 и 18 с п-тип примесна проводимост като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно пет правоъгълни омични контакти - първи 19 и 20, втори 21 и 22, трети 23 и 24, четвърти 25 и 26 и пети 27 и 28, разположени успоредно на дългите си страни като третият 23 и 24 е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият 19 и 20 и петият 27 и 28, и съответно вторият 21 и 22 и четвъртият 25 и 26 контакт. Централните контакти 23 и 24 са свързани през токоизточник 29, двата първи 19 и 20 и съответно двата пети 27 и 28 контакта са свързани помежду си, а вторият 21 и четвъртият 25 контакт от първата подложка 17 са свързани с входа на първи измервателен усилвател 30 и съответно вторият 22 и четвъртият 26 контакт от втората подложка 18 - с входа на втори измервателен усилвател 31. Двата втори контакта 21 и 22 от подложките 17 и 18 са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата усилвателя 3 0 и 31. Изходите на тези усилватели 3 0 и 31 са свързани с входа на диференциален усилвател 32, чийто изход е изходът 33 на сензора на Хол като измерваното магнитно поле 34 е успоредно както на равнините на подложките 17 и 18, така и наThe Hall sensor with plane magnetic sensitivity is in four configurations - first, second, third and fourth. The first configuration consists of two identical semiconductor pads 1 and 2 with n-type impurity conductivity, and on one side of each of them are formed sequentially and at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts - first 3 and 4, second 5 and 6, third 7 and 8 and fourth 9 and 10, located parallel to their long sides. The two second contacts 5 and 6 are connected through a current source 11, the fourth contacts 9 and 10 are connected to each other, and the first 3 and third 7 contacts of the first pad 1 are connected to the input of the first measuring amplifier 12 and the first 4 and third 8 contacts from the second substrate 2 - with the input of a second measuring amplifier 13. The first two contacts 3 and 4 of the substrates 1 and 2 are connected simultaneously only with the non-inverting or only with the inverting inputs of the two amplifiers 12 and 13. The outputs of these amplifiers 12 and 13 are connected to the input of a differential amplifier 14, the output of which is the output 15 of the Hall sensor as the measured magnetic field 16 is parallel both to the planes of the pads 1 and 2 and to the long sides of the rectangular contacts 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. The second configuration consists of two identical semiconductor pads 17 and 18 with n-type impurity conductivity and on one side of each of them are formed successively five rectangular ohmic contacts and - the first 19 and 20, the second 21 and 22, the third 23 and 24, the fourth 25 and 26 and the fifth 27 and 28, located parallel to their long sides, the third 23 and 24 being central and symmetrically in relation to its two long sides being located the first 19 and 20 and the fifth 27 and 28, and respectively the second 21 and 22 and the fourth 25 and 26 contact. The central contacts 23 and 24 are connected via a current source 29, the two first 19 and 20 and respectively the two fifth 27 and 28 contacts are connected to each other, and the second 21 and fourth 25 contacts of the first pad 17 are connected to the input of the first measuring amplifier 30 and respectively the second 22 and the fourth 26 contact of the second substrate 18 - with the input of the second measuring amplifier 31. The two second contacts 21 and 22 of the substrates 17 and 18 are connected simultaneously only to the non-inverting or only to the inverting inputs of the two amplifiers 3 0 and 31 The outputs of these amplifiers 3 0 and 31 are connected to the input of a differential amplifier 32, the output of which is the output 33 of the Hall sensor as the measured magnetic field 34 is parallel both to the planes of the pads 17 and 18 and to the

Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 дългите страни на правоъгълните контакти 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28. Третата конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки 35 и 36 с п-тип примесна проводимост като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно пет правоъгълни омични контакти - първи 37 и 38, втори 39 и 40, трети 41 и 42, четвърти 43 и 44 и пети 45 и 46, разположени успоредно на дългите си страни като третият 41 и 42 е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият 37 и 38 и петият 45 и 46, и съответно вторият 39 и 40 и четвъртият 43 и 44 контакт. Централните контакти 41 и 42 са свързани през токоизточник 47, вторите 39 и 40 и съответно четвъртите 43 и 44 контакти са свързани помежду си, а първият 37 и петият 45 контакт от първата подложка 35 са свързани с входа на първи измервателен усилвател 48 и съответно първият 38 и петият 46 контакт от втората подложка 36 - с входа на втори измервателен усилвател 49. Двата първи 37 и 38 контакти от подложките 35 и 36 са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата усилвателя 48 и 49. Изходите на тези усилватели 48 и 49 са свързани с входа на диференциален усилвател 50, чийто изход е изходът 51 на сензора на Хол като измерваното магнитно поле 52 е успоредно както на равнините на подложките 35 и 36, така и на дългите страни на правоъгълните контакти 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46. Четвъртата конфигурация се състои от две еднакви полупроводникови подложки 53 и 54 с п-тип примесна проводимост, върху едната страна на които са формирани на равни разстояния един от друг последователно три правоъгълни омични контакта - първи 55 и 56, втори 57 и 58 и трети 59 и 60, разположени успоредно на дългите си страни като вторият 57 и 58 е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени останалите два контакта 55 и 59 и съответно 56 и 60. Откъм късите страни на централните контакти 57 и 58, в близост до тях и на равни разстояния има още по един омичен контакт - съответно четвърти 61 и 62 и пети 63 и 64. Централните контакти 57 и 58 са съединени през токоизточник 65, първите 55 и 56 и съответно третите 59 и 60 контакти са свързани помежду си, а четвъртият 61 и петият 63 контакт от първата подложка 53 са свързани с входа на първи измервателен усилвател 66 и съответно четвъртият 62 и петият 64 контакт от втората подложка 54 - с входа на втори измервателен усилвател 67. Двата четвърти контакта 61 и 62 от подложките 53 и 54 са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата усилвателя 66 и 67. Изходите на тези усилватели 66 и 67 са свързани с входа на диференциален усилвател 68, чийто изход е изходът 69 на сензора на Хол като измерваното магнитно поле 70 е успоредно на равнините на подложките 53 и 54 и е перпендикулярно на дългите страни на трите правоъгълни контакта 55, 56, 57, 58, 59 и 60.Descriptions of issued patents for inventions № 03.2 / 29.03.2019 the long sides of the rectangular contacts 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28. The third configuration consists of two identical semiconductor pads 35 and 36 with p-type impurity conductivity and on one side of each of them are formed five rectangular ohmic contacts - first 37 and 38, second 39 and 40, third 41 and 42, fourth 43 and 44 and fifth 45 and 46, located parallel to the long its sides as the third 41 and 42 is central and relative to it symmetrically on its two long sides are located the first 37 and 38 and the fifth 45 and 46, and respectively the second 39 and 40 and the fourth 43 and 44 contact. The central contacts 41 and 42 are connected via a current source 47, the second 39 and 40 and the fourth 43 and 44 contacts are connected to each other, and the first 37 and fifth 45 contacts of the first pad 35 are connected to the input of the first measuring amplifier 48 and the first 38 and the fifth 46 contact from the second substrate 36 - with the input of the second measuring amplifier 49. The two first 37 and 38 contacts from the substrates 35 and 36 are connected simultaneously only with the non-inverting or only with the inverting inputs of the two amplifiers 48 and 49. these amplifiers 48 and 49 are connected to the input of a differential amplifier 50, the output of which is the output 51 of the Hall sensor as the measured magnetic field 52 is parallel both to the planes of the pads 35 and 36 and to the long sides of the rectangular contacts 37, 38. , 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46. The fourth configuration consists of two identical semiconductor pads 53 and 54 with n-type impurity conductivity, on one side of which are formed and at equal distances from each other three rectangular ohmic contacts - first 55 and 56, second 57 and 58 and third 59 and 60, located parallel to their long sides as the second 57 and 58 is central and symmetrically to it on its two long sides the other two contacts 55 and 59 and 56 and 60, respectively, are located. On the short sides of the central contacts 57 and 58, near them and at equal distances, there is one more ohmic contact - fourth 61 and 62 and fifth 63 and 64, respectively. The central contacts 57 and 58 are connected through a current source 65, the first 55 and 56 and respectively the third 59 and 60 contacts are connected to each other, and the fourth 61 and fifth 63 contacts of the first pad 53 are connected to the input of the first measuring amplifier 66 and the fourth 62 and the fifth 64 contact from the second pad 54 - with the input of the second measuring amplifier 67. The two fourth contacts 61 and 62 from the pads 53 and 54 are connected simultaneously only with the non-inverting or only with the inverting inputs of the two amplifiers 66 and 67. The outputs of these amplifiers 66 and 67 are connected to the input of a differential amplifier 68, the output of which is the output 69 of the Hall sensor as the measured magnetic field 70 is parallel to the planes of pads 53 and 54 and is perpendicular on the long sides of the three rectangular contacts 55, 56, 57, 58, 59 and 60.

Действието на сензора на Хол с равнинна магниточувствителност, съгласно изобретението, е следното.The operation of the Hall sensor with planar magnetic sensitivity according to the invention is as follows.

В своите четири конфигурации този сензор обхваща случаите, при които едновременното функциониране на двойка индивидуални елементи на Хол с равнинна чувствителност, формирани върху полупроводниковите подложки 1 и 2, 17и18и т.н. с планарни контакти 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 19, 20, 21 и т.н. позволява да се компенсира (нулира) най-сериозния недостатък на този клас сензори - офсетът и едновременно с това да се повиши двойно магниточувствителността на изхода. Неочакваният положителен ефект на четирите примерни изпълнения от Фигура 1, Фигура 2, Фигура 3 и Фигура 4 се постига чрез оригиналното свързване на всеки един от контактите на двойките полупроводникови подложки 1 и 2,17 и 18 и т.н. от една страна, и съединяването на изходите на така формираните елементи на Хол от съответната конфигурация с операционните усилватели, от друга. От особено значение е използването само на един токоизточник 12,30,48 и т.н. като е без значение дали режимът на захранване на двойките елементи е генератор на ток или генератор на напрежение. Решена по този начин, техническата задача за първи път осъществява: 1) постигане само с два еднотипни по конструкция равнинно-магниточувствителни елементи на еднакви по стойност напрежения на Хол V_H1(B) и -V_H2(B) с противоположен знак; 2) паразитните изходни напрежения на двойката елементи от конкретна конфигурация в отсъствие на магнитно поле В = 0, те. офсетите V_ff (В = 0) ψ 0 и V_ff (В = 0) ψ 0 са с един и същ знак и почти с една и съща стойност. В резултат на изхода на диференциалния усилвател 14, или 32, или 50 или 68, който е изходът на сензора на Хол сигналът е удвоен 2V_H(B), а остатъчният офсет е практически компенсиран (нулиран). Така информационният сигнал за стойността и полярността (знака) на измерваното магнитноIn its four configurations, this sensor covers the cases in which the simultaneous operation of a pair of individual Hall elements with plane sensitivity formed on the semiconductor pads 1 and 2, 17 and 18, etc. with planar contacts 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 19, 20, 21, etc. allows to compensate (zero) the most serious disadvantage of this class of sensors - offset and at the same time to double the magnetic sensitivity of the output. The unexpected positive effect of the four embodiments of Figure 1, Figure 2, Figure 3 and Figure 4 is achieved by the original connection of each of the contacts of the pairs of semiconductor pads 1 and 2,17 and 18, and so on. on the one hand, and the connection of the outputs of the thus formed Hall elements of the corresponding configuration with the operational amplifiers, on the other hand. Of particular importance is the use of only one current source 12,30,48, etc. regardless of whether the power supply mode of the pairs of elements is a current generator or a voltage generator. Solved in this way, the technical task for the first time performs: 1) achieving with only two identical in construction plane-magnetosensitive elements of the same value of Hall voltages V _H1 (B) and -V _H2 (B) with opposite sign; 2) the parasitic output voltages of the pair of elements of a specific configuration in the absence of a magnetic field B = 0, they. the offsets V _ff (В = 0) ψ 0 and V _ff (В = 0) ψ 0 have the same sign and almost the same value. As a result of the output of the differential amplifier 14, or 32, or 50 or 68, which is the output of the Hall sensor, the signal is doubled to 2V _H (B), and the residual offset is practically compensated (reset). Thus the information signal for the value and polarity (sign) of the measured magnetic

Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 поле В 16, 34, 52 или 70 е с твърде високо качество и подобрена метрологична точност.Descriptions of issued patents for inventions № 03.2 / 29.03.2019 field B 16, 34, 52 or 70 is of very high quality and improved metrological accuracy.

Като конкретизация на описаното функциониране на сензора на Хол в четирите му конфигурации е описано действието на първата от тях, Фигура 1. Всички останали - Фигура 2, Фигура 3 и Фигура 4 са напълно аналогични в действието си и не изискват детайлизиране, тъй като самото описание на примерите за изпълнение и представеното действие за първата конфигурация, Фигура 1, са достатъчни. По причина планарността на всички захранващи омични контакти 5,6,9 и 10, Фигура 1, които в отсъствие на магнитно поле В = 0 представляват еквипотенциални равнини, токовите траектории първоначално са насочени вертикално надолу в обема на подложките 1 и 2, след това стават успоредни на горната повърхност на структурите 1 и 2, и накрая отново са перпендикулярни към горните повърхности. Следователно токовите линии в така формираните равнинно-магниточувствителни елементи на Хол са криволинейни. Съгласно избраната схема на включване на двойката елементи, посоките на равните по стойност захранващи токове в тях са противоположно насочени. Предвид тази огледална симетрия на двата конструктивно еднакви преобразуватели на Хол, те могат де се разглеждат като функционално интегрирани в действието си. Това означава, че на диференциалните изходи V_{3 7} и V₄ формирани от контакти 3 и 7, и съответно 4 и 8, при отсъствие на магнитно поле В = 0, в идеалния случай следва да отсъстват офсети, V_{3 7}(В = 0) = V_4g(B = 0) = 0. В резултат обаче на геометрична асиметрия, технологични несъвършенства, механични напрежения и т.н. на тези изходи винаги присъства офсет V_{3 7}(В = 0) ф 0 и V_{4 g}(B = 0) / 0. Отчитайки факта, че и двата елемента на Хол върху отделните подложки 1 и 2 са еднакви като геометрия и конструкция, и се реализират в единен цикъл чрез едни и същи с изключително високо качество процеси на силициевата интегрална технология, офсетите на изходите V_{3 7}(В = 0) ф 0 и V_{4 g}(B = 0) ф 0 следва да са с един и същ знак и почти с една и съща стойност. Именно в това се заключава едната иновационна проява на новото техническо решение.As a concretization of the described operation of the Hall sensor in its four configurations is described the action of the first of them, Figure 1. All others - Figure 2, Figure 3 and Figure 4 are completely similar in their operation and do not require detail, as the description itself of the embodiments and the action presented for the first configuration, Figure 1, are sufficient. Due to the planarity of all supply ohmic contacts 5,6,9 and 10, Figure 1, which in the absence of magnetic field B = 0 represent equipotential planes, the current trajectories are initially directed vertically downwards in the volume of the pads 1 and 2, then become parallel to the upper surface of structures 1 and 2, and finally again perpendicular to the upper surfaces. Therefore, the current lines in the thus formed planar magnetosensitive Hall elements are curvilinear. According to the selected switching scheme of the pair of elements, the directions of the equal in value supply currents in them are oppositely directed. Given this mirror symmetry of the two structurally identical Hall transducers, they can be considered as functionally integrated in their operation. This means that the differential outputs V _{3 7} and V ₄ formed by contacts 3 and 7, and respectively 4 and 8, in the absence of a magnetic field B = 0, ideally there should be no offsets, V _{3 7} (B = 0 ) = V _4g (B = 0) = 0. However, as a result of geometric asymmetry, technological imperfections, mechanical stresses, etc. offset V _{3 7} (B = 0) ф 0 and V _{4 g} (B = 0) / 0 are always present at these outputs. Considering the fact that both Hall elements on the individual pads 1 and 2 are the same in geometry and construction, and are realized in a single cycle by the same extremely high quality processes of silicon integrated technology, the offsets of the outputs V _{3 7} (B = 0) ф 0 and V _{4 g} (B = 0) ф 0 should be with one and the same sign and almost the same value. This is the innovative manifestation of the new technical solution.

При поставяне на сензора на Хол с планарна магниточувствителност в магнитно поле В 16, протичат следните магнитноелектрични процеси. Ако полярността на извода на токоизточника 11, с който е съединен контакт 5 е положителна и магнитно поле В 16 е с указаната на Фигура 1 посока, чрез съответните сили на Лоренц F_L = qV_d| х В траекториите на движещите се в обемите на подложки 1 и 2 електрони със средна дрейфова скорост V_di се изменят както следва. В подложка 1 токовите линии 1₅ се „свиват” нагоре към повърхността и в зоната с контакт 7 се генерират от ефекта на Хол допълнителни отрицателни товари като потенциалът там е отрицателен. Едновременно с това в зоната на контакт 3 потенциалът става положителен и между контакти 3 и 7 се генерира напрежение на Хол V, ₇(В). В подложка 2 токовата компонента I се удължава навътре в обема, увеличавайки положителния потенциал върху контакт 8, докато в зоната с контакт 4 се генерират от ефекта на Хол допълнителни отрицателни товари и потенциалът там е отрицателен. В резултат върху контакти 4 и 8 се генерира напрежение на Хол - V_{4 8}(В), което обаче е с противоположна полярност на това между контакти 3 и 7, V (В). Следователно оригиналното свързване на двойката елементи на Хол осъществява генериране на две напрежения на Хол V_{3 7}(В) и - V_{4 8}(В), които са с една и съща стойност, но са с противоположен знак V_{3 7}(В) = | - V_{4 8}(В) |. В това се заключава втората проява на иновационния ефект на техническото решение. При конфигурация от типа на Фигура 1, захранващите и изходните контакти на двойката елементи на Хол са взаимозаменяеми [2, 3].When placing the Hall sensor with planar magnetic sensitivity in magnetic field B 16, the following magnetoelectric processes take place. If the polarity of the terminal of the current source 11 to which the contact 5 is connected is positive and the magnetic field B 16 is in the direction indicated in Figure 1, by the corresponding Lorentz forces F _L = qV _{d |} x In the trajectories of electrons moving in the volumes of substrates 1 and 2 with average drift velocity V _di change as follows. In substrate 1, the current lines 1 ₅ "shrink" upwards to the surface and in the contact zone 7 additional negative loads are generated by the Hall effect and the potential there is negative. At the same time, the potential in the contact zone 3 becomes positive and a voltage of Hall V, ₇ (B) is generated between contacts 3 and 7. In substrate 2, the current component I extends inwards into the volume, increasing the positive potential on contact 8, while in the contact area 4 additional negative loads are generated by the Hall effect and the potential there is negative. As a result, a Hall voltage - V _{4 8} (B) is generated on contacts 4 and 8, which, however, has the opposite polarity to that between contacts 3 and 7, V (B). Therefore, the original connection of the pair of Hall elements generates two Hall voltages V _{3 7} (B) and - V _{4 8} (B), which have the same value but have opposite sign V _{3 7} (B) = | - V _{4 8} (В) |. This is the second manifestation of the innovative effect of the technical solution. In the configuration of the type of Figure 1, the supply and output contacts of the pair of Hall elements are interchangeable [2, 3].

Тъй като в общия случай напрежението на Хол е неотличимо от паразитния офсет [2, 3], чрез техническото решение от Фигура 1 се екстрахира чистата метрологична Холова компонента 2V_H(B) от общия сигнал, а остатъчният паразитен офсет се редуцира драстично, V_d)(B = 0)~ 0. Това се постига със свързване на контакти 3 и 7, и4 и 8 с входовете на двата измервателни усилвателя 12 и 13. С тях се осъществява подходяща прецизна калибровка и обработка на сигналите V_{3 7}(В) и V_{4 g}(B). Освен това тези две напрежения са развързвани от изключително високите входни съпротивления на операционни усилватели 12 и 13. Действието на схемата не се влияе дали диференциалните изходи на двойката елементи се свързват едновременно с инвертиращите, или съответно с неинвертиращите входове на усилвателите 12 и 13. На Фигура 1 е показана една от двете възможности на свързване. Информацията за стойността и знака на измерваното магнитно поле В 16 се получава на изхода 15 на диференциалния усилвател 14. Преди това изходните напрежения на усилвателите 12 и 13, които са с противоположенSince in the General case the Hall voltage is indistinguishable from the parasitic offset [2, 3], the pure metrological Hall component 2V _H (B) is extracted from the general signal by the technical solution of Figure 1, and the residual parasitic offset is drastically reduced, V _{d )} (B = 0) ~ 0. This is achieved by connecting contacts 3 and 7, i4 and 8 to the inputs of the two measuring amplifiers 12 and 13. They perform appropriate precise calibration and signal processing V _{3 7} (B) and V _{4 g} (B). In addition, these two voltages are disconnected from the extremely high input resistances of operational amplifiers 12 and 13. The operation of the circuit is not affected by whether the differential outputs of the pair of elements are connected simultaneously to the inverting or non-inverting inputs of amplifiers 12 and 13. 1 shows one of the two connection possibilities. Information about the value and sign of the measured magnetic field B 16 is obtained at the output 15 of the differential amplifier 14. Previously, the output voltages of the amplifiers 12 and 13, which are opposite

Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 знак и съдържат почти равни, но с един и същ знак паразитни офсети се изваждат с усилвателя 14. В резултат изходното напрежение V (В) 15 на първата конфигурация на сензора на Хол е удвоено, а остатъчният офсет е практически компенсиран. При реализация на двойката елементи в единен технологичен цикъл, техните характеристики са практически едни и същи, и температурните дрейфове на двата офсета в напреженията V₃₇(B,T) и V_4g(B,T) са перфектно съгласувани. Така се постигна компенсиран офсет и удвоена (повишена) магниточувствителност в широк температурен диапазон. Освен тези две предимства, новото решение предоставя висока измервателна точност от компенсирания и температурно стабилизиран офсет. В случай, че първоначалните офсети V_{3 7}(0) и V_{4 g}(0) на двата диференциални изхода на двойката елементи на Хол са с различен знак, това може да се коригира с включване на нискоомен резистор г между контакти 9 и 10. Така се настройват офсетите да са с един и същ знак. Този подход е приложим и за останалите конфигурации на сензора на Хол.Descriptions of issued patents for inventions № 03.2 / 29.03.2019 sign and contain almost equal, but with the same sign parasitic offsets are removed with the amplifier 14. As a result, the output voltage V (B) 15 of the first configuration of the Hall sensor is doubled , and the residual offset is practically compensated. When realizing the pair of elements in a single technological cycle, their characteristics are practically the same, and the temperature drifts of the two offsets in the voltages V ₃₇ (B, T) and V _4g (B, T) are perfectly coordinated. This achieved a compensated offset and doubled (increased) magnetic sensitivity over a wide temperature range. In addition to these two advantages, the new solution provides high measurement accuracy from compensated and temperature-stabilized offset. In case the initial offsets V _{3 7} (0) and V _{4 g} (0) of the two differential outputs of the pair of Hall elements have a different sign, this can be corrected by switching on a low-resistance resistor d between contacts 9 and 10. This is how the offsets are set to have the same character. This approach is also applicable to other Hall sensor configurations.

Реализацията на четирите конфигурации на новия сензор на Хол с равнинна чувствителност Фигура 1, Фигура 2, Фигура 3 и Фигура 4 може да се осъществи с двойки дискретни елементи на Хол и операционни усилватели, например 12, 13, 14 и т.н., свързани съгласно схемите от четирите фигури. По-добри характеристики и перформанс на четирите конфигурации на сензора на Хол, обаче се постигат на основата на силициевите CMOS или BiCMOS интегрални процеси. В този случай като двойка подложки 1 и2, 17и 18, 35 и36 или53 и54 се формира двойка отделни п-тип „джобове” в p-Si пластини. Тази сепарация позволява да се елиминират взаимните негативни влияния при работата на двойките елементи на Хол. Планарните омични контакти 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 19, 20 и т.н. се осъществяват, например, с йонна имплантация и са силно легирани п⁺-области в n-Si „джобове”. Силициевите планарни технологии позволяват едновременното формиране на двойките елементи върху общ чип заедно с усилвателите и интерфейсната електроника за обработка и нормиране на съответните изходни сигнали. В такова изпълнение новия сензор на Хол представлява интегрална схема.The implementation of the four configurations of the new Hall sensor with plane sensitivity Figure 1, Figure 2, Figure 3 and Figure 4 can be performed with pairs of discrete Hall elements and operational amplifiers, for example 12, 13, 14, etc., connected according to the diagrams of the four figures. However, better performance and performance of the four Hall sensor configurations are achieved on the basis of silicon CMOS or BiCMOS integrated processes. In this case, as a pair of pads 1 and 2, 17 and 18, 35 and 36 or 53 and 54, a pair of separate p-type "pockets" is formed in p-Si plates. This separation allows to eliminate the mutual negative influences in the work of the pairs of Hall elements. Planar ohmic contacts 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 19, 20, etc. are performed, for example, by ion implantation and are strongly doped n ⁺ -regions in n-Si "pockets". Silicon planar technologies allow the simultaneous formation of pairs of elements on a common chip together with the amplifiers and interface electronics for processing and normalization of the respective output signals. In such an embodiment, the new Hall sensor is an integrated circuit.

Claims (1)

Патентни претенцииPatent claims 1. Сензор на Хол с равнинна магниточувствителност, съдържащ полупроводникови подложки с п-тип примесна проводимост, като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно и на разстояния един от друг омични контакти, разположени успоредно на дългите си страни, токоизточници, а измервано магнитно поле е успоредно на равнините на подложките, характеризиращ се с това, че сензорът на Хол е в четири конфигурации - първа, втора, трета и четвърта, като първата конфигурация включва двойка еднакви полупроводникови подложки (1 и 2), при което върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно и на равни разстояния един от друг по четири правоъгълни омични контакти - първи (3 и 4), втори (5 и 6), трети (7 и 8) и четвърти (9 и 10), като двата втори контакта (5 и 6) са свързани през токоизточника (11), а четвъртите контакти (9 и 10) са съединени помежду си, при което първият (3) и третият (7) контакт от първата подложка (1) са свързани с входа на първи измервателен усилвател (12) и съответно първият (4) и третият (8) контакт от втората подложка (2) - с входа на втори измервателен усилвател (13), като двата първи контакта (3 и 4) от подложките (1 и 2) са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на двата усилвателя (12 и 13), а изходите на тези усилватели (12 и 13) са свързани с входа на диференциален усилвател (14), чийто изход е изход (15) на сензора на Хол, а измерваното магнитно поле (16) е успоредно и на дългите страни на контакти (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10), при което втората конфигурация се състои от двойка еднакви полупроводникови подложки (17 и 18), като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно пет правоъгълни омични контакти - първи (19 и 20), втори (21 и 22), трети (23 и 24), четвърти (25 и 26) и пети (27 и 28), като третият (23 и 24) е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият (19 и 20) и петият (27 и 28), и съответно вторият (21 и 22) и четвъртият (25 и 26) контакт, а централните контакти (23 и 24) са свързани през токоизточника (29), като двата първи (19 и 20) и съответно двата пети (27 и 28) контакта са свързани помежду си, а вторият (21) и четвъртият (25) контакт от първата подложка (17) са свързани с входа на първи измервателен усилвател (30) и съответно вторият (22) и четвъртият (26) контакт от втората подложка (18) - с входа на втори измервателен усилвател (31), като двата втори 1. Hall sensor with planar magnetic sensitivity, comprising semiconductor pads with p-type impurity conductivity, on one side of each of which are formed in series and at distances from each other ohmic contacts located parallel to their long sides, current sources, and measured magnetic field is parallel to the planes of the substrates, characterized in that the Hall sensor is in four configurations - first, second, third and fourth, the first configuration includes a pair of identical semiconductor pads (1 and 2), with one side on each of them are formed sequentially and at equal distances from each other four rectangular ohmic contacts - first (3 and 4), second (5 and 6), third (7 and 8) and fourth (9 and 10), both second contacts (5 and 6) are connected through the current source (11), and the fourth contacts (9 and 10) are connected to each other, where the first (3) and third (7) contact of the first pad (1) are connected to the input the first measuring amplifies wire (12) and respectively the first (4) and the third (8) contact of the second substrate (2) - with the input of the second measuring amplifier (13), as the two first contacts (3 and 4) of the substrates (1 and 2) are connected simultaneously only to the non-inverting or respectively only to the inverting inputs of the two amplifiers (12 and 13), and 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 sensor Hall, and the measured magnetic field (16) is parallel to the long sides of the contacts (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10), where the second configuration consists of a pair of identical semiconductor pads (17 and 18), as on one side of each of them are formed five rectangular ohmic contacts - first (19 and 20), second (21 and 22), third (23 and 24), fourth (25 and 26) and fifth (27). and 28), the third (23 and 24) being central and in relation to it symmetrically on its two long sides are located the first (19 and 20) and the fifth (27 and 28), and respectively the second (21 and 2). 2) and the fourth (25 and 26) contact, and the central contacts (23 and 24) are connected through the current source (29), the two first (19 and 20) and the two fifth (27 and 28) contacts are connected to each other, and the second (21) and the fourth (25) contact of the first substrate (17) are connected to the input of the first measuring amplifier (30) and the second (22) and the fourth (26) contact of the second substrate (18) to the input of the a second measuring amplifier (31), the two second Описания на издадени патенти за изобретения № 03.2/29.03.2019 контакта (19 и 22) от двете подложки (17 и 18) са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на усилвателите (30 и 31), като изходите на тези усилватели (30 и 31) са свързани с входа на диференциален усилвател (32), чийто изход е изход (33) на сензора на Хол, като измерваното магнитно поле (34) е успоредно и на дългите страни на контактите (19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 и 28), при което третата конфигурация се състои от двойка еднакви полупроводникови подложки (35 и 36), като върху едната страна на всяка от тях са формирани последователно пет правоъгълни омични контакти - първи (37 и 38), втори (39 и 40), трети (41 и 42), четвърти (43 и 44) и пети (45 и 46), като третият (41 и 42) контакт е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени първият (37 и 38) и петият (45 и 46), и съответно вторият (39 и 40) и четвъртият (43 и 44) контакт, като централните контакти (41 и 42) са свързани през токоизточник (47), а вторите (39 и 40) и съответно четвъртите (43 и 44) контакти са свързани помежду си, като първият (37) и петият (45) контакт от първата подложка (35) са свързани с входа на първи измервателен усилвател (48) и съответно първият (38) и петият (46) контакт от втората подложка (36) - с входа на втори измервателен усилвател (49), а двата първи (37 и 38) контакти от двойката подложки (35 и 36) са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на усилватели (48 и 49), чиито изходи са свързани с входа на диференциален усилвател (50), чийто изход е изход (51) на сензора на Хол, а измерваното магнитно поле (52) е успоредно и на дългите страни на контактите (37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 и 46), при което четвъртата конфигурация се състои от двойка еднакви полупроводникови подложки (53 и 54), върху едната страна на които са формирани на равни разстояния един от друг последователно три правоъгълни омични контакта - първи (55 и 56), втори (57 и 58) и трети (59 и 60), като вторият (57 и 58) контакт е централен и спрямо него симетрично от двете му дълги страни са разположени останалите два контакта (55 и 59) и съответно (56 и 60), а откъм късите страни на централния контакт (57 и 58), в близост до тях и на равни разстояния, има още по един омичен контакт - съответно четвърти (61 и 63) и пети (62 и 64), като централните контакти (57 и 58) са съединени през токоизточник (65), а първите (55 и 56) и съответно третите (59 и 60) контакти са свързани помежду си, като четвъртият (61) и петият (62) контакт от първата подложка (53) са свързани с входа на първи измервателен усилвател (66) и съответно четвъртият (63) и петият (64) контакт от втората подложка (54) - с входа на втори измервателен усилвател (67), а двата четвърти контакта (61 и 63) от двете подложки (53 и 54) са съединени едновременно само с неинвертиращите или съответно само с инвертиращите входове на усилвателите (66 и 67), чиито изходи са свързани с входа на диференциален усилвател (68), чийто изход е изход (69) на сензора на Хол, като измерваното магнитно поле (70) е перпендикулярно на дългите страни на трите контакта (55, 56, 57, 58, 59 и 60).Descriptions of issued patents for inventions № 03.2 / 29.03.2019 the contacts (19 and 22) of the two pads (17 and 18) are connected simultaneously only with the non-inverting or respectively only with the inverting inputs of the amplifiers (30 and 31), as the outputs of these amplifiers (30 and 31) are connected to the input of a differential amplifier (32), the output of which is the output (33) of the Hall sensor, and the measured magnetic field (34) is parallel to the long sides of the contacts (19, 20, 21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27 and 28), where the third configuration consists of a pair of identical semiconductor pads (35 and 36), and on one side of each of them are formed successively five rectangular ohmic contacts - first (37 and 38), second (39 and 40), third (41 and 42), fourth (43 and 44) and fifth (45 and 46), the third (41 and 42) contact being central and symmetrical to both its long sides are the first (37 and 38) and the fifth (45 and 46), and respectively the second (39 and 40) and the fourth (43 and 44) contact, as a central the contacts (41 and 42) are connected via a current source (47), and the second (39 and 40) and the fourth (43 and 44) contacts, respectively, are connected to each other, the first (37) and the fifth (45) contacts of the first pad (35) are connected to the input of the first measuring amplifier (48) and respectively the first (38) and the fifth (46) contact of the second pad (36) - to the input of the second measuring amplifier (49), and the two first (37 and 38) ) contacts of the pair of pads (35 and 36) are connected simultaneously only to the non-inverting or respectively only to the inverting inputs of amplifiers (48 and 49), the outputs of which are connected to the input of a differential amplifier (50) whose output is output (51) of the Hall sensor, and the measured magnetic field (52) is parallel to the long sides of the contacts (37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45 and 46), where the fourth configuration consists of a pair identical semiconductor pads (53 and 54), on one side of which three straight lines are formed at equal distances from each other main ohmic contacts - first (55 and 56), second (57 and 58) and third (59 and 60), as the second (57 and 58) contact is central and relative to it symmetrically on its two long sides are the other two contacts ( 55 and 59) and respectively (56 and 60), and on the short sides of the central contact (57 and 58), near them and at equal distances, there is one more ohmic contact - fourth (61 and 63) and fifth, respectively (62 and 64), the central contacts (57 and 58) being connected via a power source (65) and the first (55 and 56) and third (59 and 60) contacts respectively connected to each other, the fourth (61) and the fifth (62) a contact from the first substrate (53) is connected to the input of the first measuring amplifier (66) and respectively the fourth (63) and the fifth (64) contact from the second substrate (54) to the input of the second measuring amplifier (67), and the two fourth contacts (61 and 63) of the two pads (53 and 54) are connected simultaneously only to the non-inverting or only to the inverting inputs of the amplifiers (66 and 67 ), the outputs of which are connected to the input of a differential amplifier (68), the output of which is the output (69) of the Hall sensor, the measured magnetic field (70) being perpendicular to the long sides of the three contacts (55, 56, 57, 58 , 59 and 60).