[go: up one dir, main page]

BG112808A - Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity - Google Patents

Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity Download PDF

Info

Publication number
BG112808A
BG112808A BG112808A BG11280818A BG112808A BG 112808 A BG112808 A BG 112808A BG 112808 A BG112808 A BG 112808A BG 11280818 A BG11280818 A BG 11280818A BG 112808 A BG112808 A BG 112808A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
contact
contacts
wafer
parallel
microsensor
Prior art date
Application number
BG112808A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG67247B1 (en
Inventor
Сия ЛОЗАНОВА
Вълчева Лозанова Сия
Original Assignee
Институт По Роботика - Бан
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт По Роботика - Бан filed Critical Институт По Роботика - Бан
Priority to BG112808A priority Critical patent/BG67247B1/en
Publication of BG112808A publication Critical patent/BG112808A/en
Publication of BG67247B1 publication Critical patent/BG67247B1/en

Links

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

The Hall microsensor with an in-plane sensitivity contains a rectangular semiconductor wafer (1) with n-type hopping conduction, as on one of its sides are formed three rectangular ohmic contacts in series and at equal distances - first (4), second (5) and third (6), as the first (4) and the third (6) are terminal and the second (5) is central, all of them are parallel to their long sides. The magnetic field (13) which is measured is parallel to both the plain of the wafer (1) and the long sides of the ohmic contacts (4, 5 and 6). One of the exits of a current source (11) is connected to the central contact (5) and the wafer (1). There are two other identical semiconductor wafers (1 and 3), on one of the sides of which there are two ohmic contacts at the same distance - sequentially from left to right first (7 and 9), and second respectively (8 and 10). ). The contacts (4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10) of the wafers (1, 2 and 3) are parallel to their long sides. Contact (7) of the wafer (1) and contact (9) of the wafer (3) are connected to the other terminal of the current source (11). Contact (8) of the wafer (1) and contact (4) of the wafer (2), as well as contact (6) of the wafer (2) and contact (9) of the wafer (3) are respectively connected to each other, as the connections between the contacts (8 and 4), and (6 and 9) respectively, form the differential output (12) of the Hall microsensor.

Description

МИКРОСЕНЗОР НА ХОЛ С РАВНИННА ЧУВСТВИТЕЛНОСТHALL MICROSENSOR WITH PLANE SENSITIVITY

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАTECHNICAL FIELD

Изобретението се отнася до микросензор на Хол с равнинна чувствителност, приложимо в областта на роботиката и мехатрониката; безконтактната автоматика; измерването на ъглови и линейни премествания; слабополевата магнитометрия; мултироторните безпилотни апарати; навигацията; 3D роботизираната и минималноинвазивната хирургия, включително телемедицината; електромобилостроенето; енергетиката; позиционирането на обекти в равнината и пространството; интелигентните системи за квантова комуникация; военното дело; контратероризма и сигурността, и др.The invention relates to a Hall microsensor with planar sensitivity, applicable in the field of robotics and mechatronics; contactless automation; measurement of angular and linear displacements; weak-field magnetometry; multi-rotor unmanned aerial vehicles; navigation; 3D robotic and minimally invasive surgery, including telemedicine; electric vehicle construction; energy; positioning of objects in the plane and space; intelligent quantum communication systems; military affairs; counterterrorism and security, etc.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART

Известен е микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ полупроводникова подложка с и-тип примесна проводимост, върху едната страна на която са формирани на равни разстояния един от друг три правоъгълни омични контакти - един централен и два крайни. Крайните контакти са симетрични спрямо дългите страни на централния. С по един товарен резистор крайните контакти са свързани с единия извод на токоизточник, другият извод на който е съединен с централния контакт. Диференциалният изход на микросензора на Хол са крайните контакти като измерваното магнитно поле е успоредно на равнината на подложката и на дългите страни на контактите, [1-8].A Hall microsensor with planar sensitivity is known, containing a semiconductor substrate with i-type impurity conductivity, on one side of which three rectangular ohmic contacts are formed at equal distances from each other - one central and two end contacts. The end contacts are symmetrical with respect to the long sides of the central one. With one load resistor each, the end contacts are connected to one terminal of a current source, the other terminal of which is connected to the central contact. The differential output of the Hall microsensor is the end contacts, as the measured magnetic field is parallel to the plane of the substrate and to the long sides of the contacts, [1-8].

Недостатък на този микросензор на Хол с равнинна чувствителност е усложнената му реализация чрез интегралните силициеви технологии, използвани в микроелектрониката, изискваща различни по своята същност физикохимични процеси за формирането на контактите върху подложката от една страна, и при осъществяването на двата товарни резистори от друга.A disadvantage of this Hall microsensor with planar sensitivity is its complicated implementation through the integrated silicon technologies used in microelectronics, requiring inherently different physicochemical processes for the formation of the contacts on the substrate on the one hand, and for the implementation of the two load resistors on the other.

Недостатък на микросензора е също понижената метрологична точност в резултат на значителен температурен дрейф на изходното напрежение поради различните температурни коефициенти на подложката и товарните резистори.A disadvantage of the microsensor is also the reduced metrological accuracy as a result of significant temperature drift of the output voltage due to the different temperature coefficients of the substrate and load resistors.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE

Задача на изобретението е да се създаде микросензор на Хол с равнинна чувствителност, който да е с опростена технологична реализация и с висока метрологична точност.The task of the invention is to create a Hall microsensor with planar sensitivity, which has a simplified technological implementation and high metrological accuracy.

Тази задача се решава с микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ три полупроводникови подложки с и-тип примесна проводимост и правоъгълна форма — последователно първа, втора и трета, разположени успоредно помежду си. Върху едната страна на втората подложка са формирани на равни разстояния три правоъгълни омични контакти — първи, втори и трети като първият и третият са крайни, а вторият е централен. Също така върху едната страна на първата и третата подложка, които са еднакви има на едно и също разстояние по два омични контакти - последователно от ляво на дясно първи и втори. Контактите на всички подложките са успоредни на дългите си страни. Първият контакт от първата подложка и вторият контакт от третата са свързани с единия извод на токоизточник, другият извод на който е съединен с централния контакт на втората подложка. Вторият контакт на първата подложка и първият контакт на втората, както третият контакт на втората подложка и първият контакт на третата са съответно свързани помежду си. Връзките между тези контакти образуват диференциалния изход на микросензора на Хол като измерваното магнитно поле е успоредно на равнините на подложките и на дългите страни на контактите.This task is solved with a Hall microsensor with planar sensitivity, containing three semiconductor substrates with i-type impurity conductivity and a rectangular shape - sequentially first, second and third, arranged parallel to each other. On one side of the second substrate, three rectangular ohmic contacts are formed at equal distances - first, second and third, with the first and third being extreme, and the second being central. Also, on one side of the first and third substrates, which are the same, there are two ohmic contacts at the same distance - sequentially from left to right, first and second. The contacts of all substrates are parallel to their long sides. The first contact of the first substrate and the second contact of the third are connected to one terminal of a current source, the other terminal of which is connected to the central contact of the second substrate. The second contact of the first substrate and the first contact of the second, as well as the third contact of the second substrate and the first contact of the third are respectively connected to each other. The connections between these contacts form the differential output of the Hall microsensor, with the measured magnetic field parallel to the planes of the pads and the long sides of the contacts.

Предимство на изобретението е пълната технологична съвместимост чрез еднотипни физикохимични процеси на силициевите технологии, използвани в микроелектрониката за реализация изцяло на контактите върху подложките и резисторите на микросензора на Хол.An advantage of the invention is the full technological compatibility through uniform physicochemical processes of silicon technologies used in microelectronics for the complete realization of the contacts on the pads and resistors of the Hall microsensor.

Предимство е също повишената измервателна точност в резултат на минималния температурен дрейф на изхода поради еднаквите температурни коефициенти на всичките и-тип полупроводникови подложки.Another advantage is the increased measurement accuracy resulting from the minimal temperature drift of the output due to the identical temperature coefficients of all i-type semiconductor substrates.

Предимство е и редуцираното или компенсираното (нулираното) паразитно изходно напрежение (офсет) на микросензора в отсъствие на магнитно поле поради оригиналното свързване на крайните контакти на трите подложки като при това специфично шунтиране протичат компенсиращи токове между трите структури, изравняващи електрическите потенциали в тях в отсъствие на магнитно поле, включително и в зоните на двата изходни контакти.Another advantage is the reduced or compensated (zeroed) parasitic output voltage (offset) of the microsensor in the absence of a magnetic field due to the original connection of the end contacts of the three pads, with this specific shunting, compensating currents flow between the three structures, equalizing the electrical potentials in them in the absence of a magnetic field, including in the areas of the two output contacts.

Предимство е още непроменената преобразувателна ефективност (чувствителност) на новото решение и на микросензора е двата товарни резистори в резултат на генериране в магнитно поле на допълнителни потенциали на Хол с един и същ знак върху съответните контакти на първата и третата подложка, свързани с крайните контакти на втората подложка, формиращи изхода.Another advantage is the unchanged conversion efficiency (sensitivity) of the new solution and the microsensor's two load resistors as a result of generating additional Hall potentials with the same sign in a magnetic field on the corresponding contacts of the first and third pads, connected to the end contacts of the second pad, forming the output.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE APPENDIX FIGURES

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

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION

Микросензорът на Хол с равнинна чувствителност съдържа три полупроводникови подложки с н-тип примесна проводимост и правоъгълна форма - последователно първа 1, втора 2 и трета 3, разположени успоредно помежду си. Върху едната страна на втората подложка 2 са формирани на равни разстояния три правоъгълни омични контакти - първи 4, втори 5 и трети 6 като първият 4 и третият 6 са крайни, а вторият 5 е централен. Също така върху едната страна на първата 1 и на третата 3 подложка, които са еднакви има на едно и също разстояние по два омични контакти - последователно от ляво на дясно първи 7 и 9, и съответно втори 8 и 10. Контакти 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 на подложки 1, 2 и 3 са успоредни на дългите си страни. Първият контакт 7 от първата подложка 1 и вторият контакт 9 от третата 3 са свързани с единия извод на токоизточник 11, другият извод на който е съединен е централния контакт 5 на втората подложка 2. Вторият контакт 8 на първата подложка 1 и първият контакт 4 на втората 2, както третият контакт 6 на втората подложка 2 и първият контакт 9 на третата 3 са съответно свързани помежду си. Връзките между тези контакти 8 и 4, респективно 6 и 9 образуват диференциалния изход 12 на микросензора на Хол като измерваното магнитно поле 13 е успоредно на равнините на подложките и на дългите страни на контактите 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10.The Hall microsensor with planar sensitivity contains three semiconductor substrates with n-type impurity conductivity and a rectangular shape - first 1, second 2 and third 3, arranged in parallel to each other. On one side of the second substrate 2, three rectangular ohmic contacts are formed at equal distances - first 4, second 5 and third 6, with the first 4 and third 6 being the ends, and the second 5 being the center. Also, on one side of the first 1 and the third 3 substrates, which are identical, there are two ohmic contacts at the same distance - first 7 and 9, respectively, from left to right, and second 8 and 10, respectively. Contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10 on substrates 1, 2 and 3 are parallel to their long sides. The first contact 7 of the first pad 1 and the second contact 9 of the third 3 are connected to one terminal of a current source 11, the other terminal of which is connected to the central contact 5 of the second pad 2. The second contact 8 of the first pad 1 and the first contact 4 of the second 2, as well as the third contact 6 of the second pad 2 and the first contact 9 of the third 3 are respectively connected to each other. The connections between these contacts 8 and 4, respectively 6 and 9 form the differential output 12 of the Hall microsensor, as the measured magnetic field 13 is parallel to the planes of the pads and to the long sides of the contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10.

Действието на микросензора на Хол с равнинна чувствителност, съгласно изобретението, се основава на генерирането на ефект на Хол чрез успоредно на полупроводниковите равнини магнитно поле (противно на общоприетото вертикално активизиране на явлението на Хол) — закономерност, открита и използвана за първи път от Ч. Руменин и П. Костов [1,2,4-6], и доразвита от С. Лозанова [8], е следното. Предвид планарността на омичните контакти 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10, Фигура 1, при включване на токоизточника Es 11 и отсъствие на магнитно поле В = 0, те представляват еквипотенциални равнини. Токовите траектории през тези контактни повърхности първоначално са насочени вертикално надолу в обема на подложките 1, 2 и 3, след това стават успоредни на горните им страни, и накрая отново са перпендикулярни към страните на подложките 1, 2 и 3. Следователно токовите линии са криволинейни. Съгласно иновативното свързване на двойките контакти 4 — 8,6 — 9и7 - 10, посоките на равните по стойност захранващи токове през тях са противоположно насочени. В резултат на евентуална геометрична асиметрия, технологични несъвършенства, вътрешни механични напрежения, температурни флуктуации и т.н., на изхода Ει2 Ξ Е8;9 12 на конфигурацията от Фигура 1 може да възникне офсет En(B = 0) # 0. Фактически съществуването на такова паразитно изходно напрежение означава, че в идентичните структури 1, 2 и 3 е възникнала електрическа асиметрия. В предложеното решение, Фигура 1, преодоляването на този сериозен сензорен недостатък се постига с директното свързване на контакти 4 — 8, 6 - 9 и 7 — 10 на подложки 1, 2 3. При такова нестандартно окъсяване протичат компенсиращи (изравняващи) токове между самите подложки 1, 2 и 3, уеднаквяващи електрическите условия (потенциали) в тях. Ето защо в зоните на двата изходни контакти 8-4и9-6в отсъствие на магнитно поле В 13, В = 0, офсетът е драстично редуциран или компенсиран (нулиран), Ei2(B = 0) = Е89(В = 0) ~ 0. Този подход в сравнение със сложната динамична компенсация на офсета или т.н. токов спининг [7], е съществено опростен и е иманентен на самото техническо решение като крайните резултати и в двата случая са твърде близки.The operation of the Hall microsensor with planar sensitivity, according to the invention, is based on the generation of the Hall effect by a magnetic field parallel to the semiconductor planes (contrary to the generally accepted vertical activation of the Hall phenomenon) — a regularity discovered and used for the first time by Ch. Rumenin and P. Kostov [1,2,4-6], and further developed by S. Lozanova [8], is as follows. Given the planarity of the ohmic contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10, Figure 1, when the current source Es 11 is turned on and the magnetic field B = 0 is absent, they represent equipotential planes. The current paths through these contact surfaces are initially directed vertically downwards into the volume of the pads 1, 2 and 3, then become parallel to their upper sides, and finally are again perpendicular to the sides of the pads 1, 2 and 3. Therefore, the current lines are curvilinear. According to the innovative connection of the pairs of contacts 4 — 8,6 — 9 and 7 - 10, the directions of the equal in value supply currents through them are oppositely directed. As a result of possible geometric asymmetry, technological imperfections, internal mechanical stresses, temperature fluctuations, etc., an offset E n (B = 0) # 0 may occur at the output Ει 2 Ξ Ε 8; 9 12 of the configuration in Figure 1. In fact, the existence of such a parasitic output voltage means that an electrical asymmetry has occurred in the identical structures 1, 2 and 3. In the proposed solution, Figure 1, overcoming this serious sensor defect is achieved by directly connecting contacts 4 — 8, 6 - 9 and 7 — 10 to pads 1, 2 3. With such a non-standard shorting, compensating (equalizing) currents flow between the pads 1, 2 and 3 themselves, equalizing the electrical conditions (potentials) in them. Therefore, in the areas of the two output contacts 8-4 and 9-6 in the absence of a magnetic field B 13, B = 0, the offset is drastically reduced or compensated (zeroed), Ei 2 (B = 0) = E 89 (B = 0) ~ 0. This approach, compared to the complex dynamic offset compensation or so-called current spinning [7], is significantly simplified and is immanent in the technical solution itself, as the final results in both cases are very close.

Прилагане на измерваното магнитно поле В 13 успоредно на подложките 1, 2 и 3 и на дългите страни на контакти 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 hlu mil води до странично (латерално) отклонение на нелинейните токови линии по цялата им дължина. Това е в резултат на действието на силите на Лоренц FL(i, FLi = 7 Kir х В, където q е елементарният товар на електрона, а Vdr е векторът на средната дрейфова скорост на електроните в обемите на подложки 1, 2 и 3. (На Фигура 1 магнитният вектор В 13 е перпендикулярен на напречните сечения на структури 1, 2 и 3). В резултат на Лоренцовото отклонение от силите Fy, в зависимост от посоките на захранващите токове в подложки 1, 2 и 3, и на магнитното поле В 13, нелинейните траектории “се свиват” и/или съответно “разширяват”. По тази причина върху планарните контакти 4-8, 6-9 се генерират едновременно Холови потенциали, еднакви по стойност и с противоположен знак: и - Унб(^)> и УнвФ) и - Удоф)· Фактически измерваното магнитно поле В 13 нарушава цялостната електрическа симетрия на токовите траектории спрямо централния контакт 5 в подложка 2. Същевременно върху диференциалния изход 12 на микросензора възниква напрежение на Хол, Vi2(F). То се генерира от противоположно протичащите захранващи токове Λ.4 и - /5,6 във втората 2 подложка, водещи до повишаване и съответно понижаване на потенциалите на контакти 4 и 6 от действащите в противоположни посоки сили на Лоренц Рщ. Също така остава непроменена преобразувателната ефективност (чувствителност) на новото решение в сравнение с микросензора с двата товарни резистори. Причината е, че в магнитно поле В 13 се генерират допълнителни потенциали на Хол УН8 и - VH9 с един и същ знак спрямо тези върху контакти 4 и 6, което стабилизира стойността на изходния сигнал Vn^)· Напрежението ΡηζΒ) е линейна и нечетна функция от силата и посоката на общия захранващ ток /5 и полярността на магнитното поле В 13. Следва да се отбележи и ролята на повърхностния магнитноуправляемия ток в трите структури 1, 2 и 3, допълнително повишаващ изходното напрежение W), [9].Applying the measured magnetic field B 13 parallel to the pads 1, 2 and 3 and to the long sides of contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10 hlu mil leads to a lateral deflection of the nonlinear current lines along their entire length. This is a result of the action of the Lorentz forces F L(i , F Li = 7 Kir x B, where q is the elementary charge of the electron, and Vdr is the vector of the average drift velocity of the electrons in the volumes of substrates 1, 2 and 3. (In Figure 1, the magnetic vector B 13 is perpendicular to the cross sections of structures 1, 2 and 3). As a result of the Lorentz deviation from the forces Fy, depending on the directions of the supply currents in substrates 1, 2 and 3, and the magnetic field B 13, the nonlinear trajectories “contract” and/or “expand”, respectively. For this reason, Hall potentials are simultaneously generated on the planar contacts 4-8, 6-9, equal in value and with opposite sign: and - Unb(^)> and UnvF) and - Udof) In fact, the measured magnetic field B 13 violates the overall electrical symmetry of the currents trajectories relative to the central contact 5 in pad 2. At the same time, a Hall voltage, Vi2(F), appears on the differential output 12 of the microsensor. It is generated by the oppositely flowing supply currents Λ.4 and - /5.6 in the second 2 pad, leading to an increase and, respectively, a decrease in the potentials of contacts 4 and 6 from the Lorentz forces acting in opposite directions. The conversion efficiency (sensitivity) of the new solution also remains unchanged compared to the microsensor with the two load resistors. The reason is that in a magnetic field B 13 additional Hall potentials U H 8 and - V H 9 with the same sign as those on contacts 4 and 6 are generated, which stabilizes the value of the output signal Vn^)· The voltage ΡηζΒ) is a linear and odd function of the strength and direction of the total supply current / 5 and the polarity of the magnetic field B 13. It should also be noted the role of the surface magnetically controlled current in the three structures 1, 2 and 3, further increasing the output voltage W), [9].

В новото решение за първи път се използват магниторезисторни структури - подложки 1 и 2 с двойки контакти 7-8 и 9-10, Фигура 1. Те заместват товарните резистори от известното решение. Ето защо както базовият магниточувствителен елемент - подложка 2 с контакти 4-5-6, така и структури 1 и 3 с контакти 7, 8, 9 и 10 се реализират в единен технологичен цикъл и с едни и същи физикохимични процеси, което съществено опростява реализацията на микросензора на Хол. Освен това в поле В 13 съпротивленията на двата резистора Ri и R3, формирани с подложки 1 и 3 само нарастват с една и съща стойност, MR ~ В2. В резултат тази промяна, която при ниски стойности на индукцията В 13 в силиция е около 1 - 2 %, не влияе на изходното напрежение Vi2(F), тъй като изходът 12 е диференциален. Едновременното допълнително нарастване на магнитосъпротивленията AR7 S(B) и ДВ9ю(В) с една и съща стойност е синфазна компонента в изхода 12.In the new solution, magnetoresistive structures are used for the first time - pads 1 and 2 with pairs of contacts 7-8 and 9-10, Figure 1. They replace the load resistors from the known solution. That is why both the basic magnetosensitive element - pad 2 with contacts 4-5-6, and structures 1 and 3 with contacts 7, 8, 9 and 10 are implemented in a single technological cycle and with the same physicochemical processes, which significantly simplifies the implementation of the Hall microsensor. In addition, in the field B 13 the resistances of the two resistors Ri and R 3 , formed with pads 1 and 3 only increase by the same value, MR ~ B 2 . As a result, this change, which at low values of the induction B 13 in silicon is about 1 - 2 %, does not affect the output voltage Vi2(F), since the output 12 is differential. The simultaneous additional increase in the magnetoresistances AR 7 S (B) and DV 9 ю(B) by the same value is the in-phase component in the output 12.

i ill it lllihlI'll do it.

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение е, че посредством оригиналната конструкция, съдържаща вместо товарни резистори магниторезистори и иновативното свързване на подложките 1, 2 и 3 се постига пълната технологична съвместимост, повишената измервателна точност в резултат на минимален температурен дрейф, редуциран или компенсиран паразитен офсет и непроменена чувствителност.The unexpected positive effect of the new technical solution is that through the original design, containing magnetoresistors instead of load resistors and the innovative connection of pads 1, 2 and 3, full technological compatibility, increased measurement accuracy as a result of minimal temperature drift, reduced or compensated parasitic offset and unchanged sensitivity are achieved.

Технологичното изпълнение на микросензора на Хол с равнинна чувствителност се осъществява на основата на силициеви CMOS или BiCMOS интегрални процеси. В този случай се формират п-тип „джобове” в p-Si пластини. Планарните омични контакти 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 се формират с йонна имплантация и са силно легирани п+- области в n-Si „джобове”. Чрез изменение на разстоянието между двойките контакти 7-8 и 9-10 на подложки 1 и 3 се постига необходимата стойност на “товарните” резистори в новото решение. Силициевите планарни технологии позволяват едновременното формиране на общ чип и на обработващата електронна схемотехника на изходното напрежение в зависимост от конкретното приложение. Конфигурацията е работоспособна и в областта на криогенните температури, например, температурата на кипене на течния азот Т= 77 К, което разширява сферата на приложение, особена при слабополевата магнитометрия и контратероризма.The technological implementation of the Hall microsensor with planar sensitivity is carried out on the basis of silicon CMOS or BiCMOS integral processes. In this case, p-type “pockets” are formed in p-Si wafers. The planar ohmic contacts 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10 are formed by ion implantation and are heavily doped p + - regions in n-Si “pockets”. By changing the distance between the pairs of contacts 7-8 and 9-10 on pads 1 and 3, the required value of the “load” resistors in the new solution is achieved. Silicon planar technologies allow the simultaneous formation of a common chip and the processing electronic circuitry of the output voltage depending on the specific application. The configuration is also operable in the cryogenic temperature range, for example, the boiling point of liquid nitrogen T = 77 K, which expands the scope of application, especially in weak-field magnetometry and counterterrorism.

ПРИЛОЖЕНИЕ: една фигураAPPENDIX: one figure

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

[1] Ч.С. Руменин, П.Т. Костов, Планарен датчик на Хол, Авт. свид. BG№ 37208/26.12.1983.[1] Ch.S. Rumenin, P.T. Kostov, Planar Hall sensor, Author's certificate BG№ 37208/26.12.1983.

[2] С. Roumenin, Bipolar magnetotransistor sensors - An invited review, Sensors and Actuators, A 24 (1990) 83-105.[2] S. Roumenin, Bipolar magnetotransistor sensors - An invited review, Sensors and Actuators, A 24 (1990) 83-105.

[3] A.M.J. Huiser, H.P. Baltes, Numerical modeling of vertical Hall-effect devices, IEEE Electron Device Letters, 5(9) (1984) pp. 482-484.[3] A.M.J. Huiser, H.P. Baltes, Numerical modeling of vertical Hall-effect devices, IEEE Electron Device Letters, 5(9) (1984) pp. 482-484.

I ill Hi i I hiI ill Hi i I hi

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

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

[6] Ch. 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] Ch. 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] Sander, Ch., Vecchi, M., Cornils, M„ Paul, O. From Three-contact vertical Hall elements to symmetrized vertical Hall sensors with low offset, Sens. Actuators, A 240 (2016), 92-102.[7] Sander, Ch., Vecchi, M., Cornils, M„ Paul, O. From Three-contact vertical Hall elements to symmetrized vertical Hall sensors with low offset, Sens. Actuators, A 240 (2016), 92-102.

[8] S.V. Lozanova, C.S. Roumenin, Paralell-field silicon Hall effect microsensors with minimal design complexity, IEEE Sensors Journal, 9(7) (2009) 761-766.[8] S.V. Lozanova, C.S. Roumenin, Parallel-field silicon Hall effect microsensors with minimal design complexity, IEEE Sensors Journal, 9(7) (2009) 761-766.

[9] C. Roumenin, S. Lozanova, S. Noykov, Experimental evidence of magnetically controlled surface current in Hall devices, Sens. Actuators, A 175 (2012) 47-52.[9] C. Roumenin, S. Lozanova, S. Noykov, Experimental evidence of magnetically controlled surface current in Hall devices, Sens. Actuators, A 175 (2012) 47-52.

Claims (1)

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИPATENT CLAIMS Микросензор на Хол с равнинна чувствителност, съдържащ правоъгълна полупроводникова подложка с и-тип примесна проводимост, върху едната й страна са формирани последователно и на равни разстояния три правоъгълни омични контакти - първи, втори и трети като първият и третият са крайни, а вторият - централен, всичките успоредни на дългите си страни, измерваното магнитно поле е успоредно на равнината на подложката и на дългите страни на контактите, има още токоизточник, единият извод на който е свързан с централния контакт на подложката, ХАРАКТЕРИЗИРАЩ СЕ с това, че има още други две еднакви помежду си полупроводникови подложки (1) и (3), върху една от страните на които и на едно и също разстояние има по два омични контакта - последователно от ляво на дясно първи (7) и (9), и съответно втори (8) и (10), контактите (4), (5), (6), (7), (8), (9) и (10) на подложки (1), (2) и (3) са успоредни на дългите си страни, първият контакт (7) от подложка (1) и вторият контакт (9) от подложка (3) са свързани с другия извод на токоизточника (11), вторият контакт (8) на подложка (1) и първият контакт (4) на подложка (2), както третият контакт (6) на подложка (2) и първият контакт (9) на подложка (3) са съответно свързани помежду си, връзките между контакти (8) и (4), и респективно (6) и (9) образуват диференциалния изход (12) на микросензора на Хол.Hall microsensor with plane sensitivity, containing a rectangular semiconductor substrate with i-type impurity conductivity, on one side are formed sequentially and at equal distances three rectangular ohmic contacts - first, second and third as the first and third are terminal and the second - central , all parallel to its long sides, the measured magnetic field is parallel to the plane of the substrate and the long sides of the contacts, there is another current source, one terminal of which is connected to the central contact of the substrate, CHARACTERIZED by the fact that there are two more identical semiconductor pads (1) and (3), on one of the sides of which there are two ohmic contacts at the same distance - successively from left to right first (7) and (9), and respectively second (8). ) and (10), contacts (4), (5), (6), (7), (8), (9) and (10) of pads (1), (2) and (3) are parallel to long sides, the first contact (7) of the pad (1) and the second contact (9) of the pad (3) are connected connected to the other terminal of the current source (11), the second contact (8) of the substrate (1) and the first contact (4) of the substrate (2), as well as the third contact (6) of the substrate (2) and the first contact (9) of pad (3) are respectively interconnected, the connections between contacts (8) and (4), and respectively (6) and (9) form the differential output (12) of the Hall microsensor.
BG112808A 2018-09-27 2018-09-27 Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity BG67247B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112808A BG67247B1 (en) 2018-09-27 2018-09-27 Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112808A BG67247B1 (en) 2018-09-27 2018-09-27 Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG112808A true BG112808A (en) 2020-04-15
BG67247B1 BG67247B1 (en) 2021-02-15

Family

ID=74855738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG112808A BG67247B1 (en) 2018-09-27 2018-09-27 Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG67247B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG67247B1 (en) 2021-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG112808A (en) Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity
BG113625A (en) Integral hall sensor with planar sensitivity
BG113258A (en) Magnetosensitive microsensor
BG113056A (en) Integrated hall effect sensor
BG113860A (en) Hall microsensor with resistor elements
BG67384B1 (en) Hall effect microsensor with an in-plane sensitivity
BG113833A (en) VERTICAL ELEMENT OF A LIVING ROOM
BG112991A (en) Electronic device with planar magnetic sensitivity
BG67386B1 (en) Integrated hall effect sensor with an in-plane sensitivity
BG112771A (en) CONFIGURATION OF A LIVING ROOM WITH PLANE MAGNETIC SENSITIVITY
BG67248B1 (en) Semiconductor configuration with planar magnetic sensitivity
BG113845A (en) Vertical hall microsensor
BG67250B1 (en) Hall effect semiconductor device
BG113877A (en) Vertical hall microsensor
BG67509B1 (en) Magnetic field sensing device
BG113826A (en) DUAL VERTICAL HALL MICROSENSOR
BG113356A (en) Hall effect microsensor with more than one output
BG67782B1 (en) Dual hall microsensor
BG113770A (en) SENSOR CONFIGURATION OF HALL
BG66830B1 (en) In-plane magnetosensitive sensor device
BG67732B1 (en) LIVING ROOM ELEMENT
BG112918A (en) HALL SENSOR
BG112878A (en) Hall effect sensor with an in-plane sensitivity
BG112007A (en) A plain magnetically sensitive hall’s effect sensor
BG66848B1 (en) Hall effect device with a in-plane sensitivity