BG113750A - Vector 2-d magnetic field sensor - Google Patents
Vector 2-d magnetic field sensor Download PDFInfo
- Publication number
- BG113750A BG113750A BG113750A BG11375023A BG113750A BG 113750 A BG113750 A BG 113750A BG 113750 A BG113750 A BG 113750A BG 11375023 A BG11375023 A BG 11375023A BG 113750 A BG113750 A BG 113750A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- magnetic field
- regions
- contacts
- twelfth
- vector
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/07—Hall effect devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Векторният 2-D сензор за магнитно поле, измерващ едновременно и независимо двете равнинни компоненти на магнитното поле, съдържа токоизточник (1) и полупроводникова подложка (2) с р-тип примесна проводимост. Върху едната й страна са вградени четири еднакви правоъгълни области от същия полупроводник с n-тип проводимост - по часовниковата стрелка първа (3), втора (4), трета (5) и четвърта (6). Дългите страни на съседните области (3) и (4), (4) и (5), (5) и (6), (6) и (3) са под прав ъгъл една спрямо друга. Дългите страни на срещуположните правоъгълни области първа (3) и трета (5), съответно втора (4) и четвърта (6) са разположени по прави линии като късите им страни са симетрични спрямо общия център О на области (3), (4), (5) и (6). Върху горните повърхности на всяка от области (3), (4), (5) и (6) са формирани на равни разстояния по три омични контакти, отвън навътре за първата област (3) - първи (7), втори (8) и трети (9), за втората (4) - четвърти (10), пети (11) и шести (12), за третата (5) - седми (13), осми (14) и девети (15), и за четвъртата област (6) - десети (16), единадесети (17) и дванадесети (18) контакт. Първият контакт (7) е свързан електрически с шестия (12), четвъртият (10) със седмия (13), деветият (15) с десетия (16) и дванадесетият (18) с третия (9). Общите точки на четвъртия (10) и седмия (13), и съответно на третия (9) и дванадесетия (18) контакт са съединени с изводите на токоизточника (1). Измерваното магнитно поле (19) е в равнината на подложката (2) и е с произволна ориентация. Двойките срещуположни средни контакти втори (8) и осми (14), и съответно пети (11) и единадесети (17) са диференциалните изходи (20) и (21) за двете ортогонални равнинни компоненти на магнитното поле (19).The vector 2-D magnetic field sensor, measuring simultaneously and independently the two planar components of the magnetic field, contains a current source (1) and a semiconductor substrate (2) with p-type impurity conductivity. On one side of it are embedded four identical rectangular regions of the same semiconductor with n-type conductivity - clockwise first (3), second (4), third (5) and fourth (6). The long sides of the adjacent regions (3) and (4), (4) and (5), (5) and (6), (6) and (3) are at right angles to each other. The long sides of the opposite rectangular regions first (3) and third (5), respectively second (4) and fourth (6) are located along straight lines, with their short sides being symmetrical to the common center O of regions (3), (4), (5) and (6). On the upper surfaces of each of the regions (3), (4), (5) and (6) are formed at equal distances three ohmic contacts, from outside to inside for the first region (3) - first (7), second (8) and third (9), for the second (4) - fourth (10), fifth (11) and sixth (12), for the third (5) - seventh (13), eighth (14) and ninth (15), and for the fourth region (6) - tenth (16), eleventh (17) and twelfth (18) contacts. The first contact (7) is electrically connected to the sixth (12), the fourth (10) to the seventh (13), the ninth (15) to the tenth (16) and the twelfth (18) to the third (9). The common points of the fourth (10) and seventh (13), and respectively the third (9) and twelfth (18) contacts are connected to the terminals of the current source (1). The measured magnetic field (19) is in the plane of the substrate (2) and has an arbitrary orientation. The pairs of opposite middle contacts second (8) and eighth (14), and respectively fifth (11) and eleventh (17) are the differential outputs (20) and (21) for the two orthogonal planar components of the magnetic field (19).
Description
ВЕКТОРЕН 2-D СЕНЗОР ЗА МАГНИТНО ПОЛЕVECTOR 2-D MAGNETIC FIELD SENSOR
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАTECHNICAL FIELD
Изобретението се отнася до векторен 2-D сензор за магнитно поле, приложимо в областта на контролно-измервателната технология; медицината в това число роботизираната и минимално инвазивната хирургия; слабополевата и високоточната магнитометрия; роботизираните системи; навигацията; дистанционното измерване на ъглови и линейни премествания; автомобилната промишленост и електромобилостроенето; автоматиката, включително безконтактното управление; 2-D позициониране на обекти в равнината; енергетиката; сигурността - наземни въздушни и подводни устройства за наблюдение; контратероризма и др.The invention relates to a vector 2-D magnetic field sensor applicable in the field of control and measurement technology; medicine, including robotic and minimally invasive surgery; weak-field and high-precision magnetometry; robotic systems; navigation; remote measurement of angular and linear displacements; automotive industry and electric vehicle construction; automation, including contactless control; 2-D positioning of objects in the plane; energy; security - ground, air and underwater surveillance devices; counterterrorism, etc.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАPRIOR ART
Известен е векторен 2-D сензор за магнитно поле, измерващ едновременно и независимо двете равнинни компонентите на магнитното поле, съдържащ п-тип полупроводникова (силициева) квадратна подложка, върху едната страна на която са формирани централен омичен контакт с квадратна форма. На разстояния и симетрично спрямо четирите му страни има последователно по един правоъгълен вътрешен омичен контакт и по един правоъгълен външен омичен контакт. Четирите външни контакти са съединени и през захранващ токоизточник са свързани с централния контакт. Измерваното магнитно поле е в равнината на подложката и е с произволна ориентация. Двойките срещуположни вътрешни контакти спрямо централния са изходите за двете ортогонални равнинни компоненти на магнитното поле, [1-10].A vector 2-D magnetic field sensor is known, measuring simultaneously and independently the two planar components of the magnetic field, containing an n-type semiconductor (silicon) square substrate, on one side of which a central ohmic contact with a square shape is formed. At distances and symmetrically with respect to its four sides, there is successively one rectangular inner ohmic contact and one rectangular outer ohmic contact. The four outer contacts are connected and through a power supply are connected to the central contact. The measured magnetic field is in the plane of the substrate and has an arbitrary orientation. The pairs of inner contacts opposite to the central one are the outputs for the two orthogonal planar components of the magnetic field, [1-10].
Недостатък на този векторен 2-D сензор за магнитно поле е паразитното междуканално влияние, внасящо метрологини грешки в изходните напрежения на Хол (действието на векторния сензор е ефектът на Хол) в резултат от разтичане по повърхността на подложката на част от тока от компонентите между централния и крайните контакти.A disadvantage of this vector 2-D magnetic field sensor is the parasitic inter-channel influence, introducing metrological errors in the output Hall voltages (the action of the vector sensor is the Hall effect) as a result of leakage of part of the current from the components between the center and end contacts along the surface of the substrate.
Недостатък е също понижената точност от високите стойности на паразитните напрежения на двата изхода в отсъствие на магнитно поле (офсет) от липсата на ограничителни зони, канализиращи протичането на захранващите токови компоненти.Another disadvantage is the reduced accuracy due to the high values of the parasitic voltages on both outputs in the absence of a magnetic field (offset) due to the lack of restrictive zones channeling the flow of the supply current components.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE
Задача на изобретението е да се създаде векторен 2-D сензор за магнитно поле с повишена точност чрез минимизирана метрологична грешка от междуканално влияние и редуциран офсет на изходните канали.The objective of the invention is to create a vector 2-D magnetic field sensor with increased accuracy through minimized metrological error from inter-channel influence and reduced offset of the output channels.
Тази задача се решава с векторен 2-D сензор за магнитно поле, измерващ едновременно и независимо двете равнинни компоненти на магнитното поле, съдържащ токоизточник и полупроводникова подложка с /з-тип примесна проводимост. Върху едната й страна са вградени четири еднакви правоъгълни области от същия полупроводник с п-тип проводимост по часовниковата стрелка първа, втора, трета и четвърта. Дългите страни на съседните области са под прав ъгъл една спрямо друга, като дългите страни на срещуположните правоъгълни области първа и трета, съответно втора и четвърта са разположени по прави линии. Късите страни са симетрични спрямо общия център О на п-тип областите. Върху горните повърхности на всяка от областите са формирани на равни разстояния по три омични контакти, от вън навътре за първата област - първи, втори и трети, за втората четвърти, пети и шести, за третата - седми, осми и девети, и за четвъртата област - десети, единадесети и дванадесети контакт. Първият контакт е свързан електрически с шестия, четвъртият със седмия, деветият с десетия и дванадесетият с третия. Общите точки на четвъртия и седмия, и съответно на третия и дванадесетия са съединени с изводите на токоизточника. Измерваното магнитно поле е в равнината на подложката и е с произволна ориентация. Двойките срещуположни средни контакти втори и осми, и съответно пети и единадесети са диференциалните изходи за двете ортогонални равнинни компоненти на магнитното поле.This problem is solved with a vector 2-D magnetic field sensor, measuring simultaneously and independently the two planar components of the magnetic field, containing a current source and a semiconductor substrate with /3-type impurity conductivity. On one side of it, four identical rectangular regions of the same semiconductor with p-type conductivity are built in clockwise order: first, second, third and fourth. The long sides of the adjacent regions are at right angles to each other, with the long sides of the opposite rectangular regions first and third, respectively second and fourth, being located in straight lines. The short sides are symmetrical with respect to the common center O of the p-type regions. On the upper surfaces of each of the regions, three ohmic contacts are formed at equal distances, from outside to inside for the first region - first, second and third, for the second - fourth, fifth and sixth, for the third - seventh, eighth and ninth, and for the fourth region - tenth, eleventh and twelfth contacts. The first contact is electrically connected to the sixth, the fourth to the seventh, the ninth to the tenth and the twelfth to the third. The common points of the fourth and seventh, and respectively the third and twelfth are connected to the terminals of the current source. The measured magnetic field is in the plane of the substrate and has an arbitrary orientation. The pairs of opposite middle contacts second and eighth, and respectively fifth and eleventh are the differential outputs for the two orthogonal planar components of the magnetic field.
Предимство на изобретението е високата измервателна точност на двата сензорни изхода поради отсъствие на междуканално влияние предвид добре локализираните компоненти на захранващия ток във вградените и-тип области, и драстично минимизираното разтичане на повърхностния паразитен ток.An advantage of the invention is the high measurement accuracy of the two sensor outputs due to the absence of inter-channel influence given the well-localized components of the supply current in the embedded i-type regions, and the drastically minimized leakage of the surface parasitic current.
Предимство е също повишената метрологична резолюция чрез нараствалото отношение сигнал-шум от минимизирания паразитен офсет чрез иновативното свързване по двойки на правоъгълните области и локализираните захранващи компоненти на тока, осигуряващи по-ниски стойности на детектиране на магнитната индукция.Another advantage is the increased metrological resolution through the increased signal-to-noise ratio from the minimized parasitic offset through the innovative pairing of rectangular areas and localized current supply components, providing lower magnetic induction detection values.
Предимство е още високата магниточувствителност (преобразувателна ефективност на магнитното поле) на двата сензорни изхода в резултат канализираното протичане на захранващите токови компоненти, редуциарния офсет и отсъствие на междуканално влияние в двете напрежения на Хол, които са метрологичната информация за ортогоналните компоненти на вектора на магнитното поле.Another advantage is the high magnetic sensitivity (magnetic field conversion efficiency) of the two sensor outputs as a result of the channeled flow of the supply current components, the reduction offset and the absence of inter-channel influence in the two Hall voltages, which are the metrological information about the orthogonal components of the magnetic field vector.
ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE APPENDIX FIGURES
По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено на приложената Фигура 1, представляваща схематичен план на векторния 2-D сензор за магнитно поле.The invention is explained in more detail with an exemplary embodiment thereof, given in the attached Figure 1, which represents a schematic plan of the vector 2-D magnetic field sensor.
ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION
Векторният 2-D сензор за магнитно поле, измерващ едновременно и независимо двете равнинни компоненти на магнитното поле, съдържа токоизточник 1 и полупроводникова подложка 2 с р-тип примесна проводимост. Върху едната й страна са вградени четири еднакви правоъгълни области от същия полупроводник с л-тип проводимост - по часовниковата стрелка първа 3, втора 4, трета 5 и четвърта 6. Дългите страни на съседните области 3 и 4, 4 и 5, 5 и 6, 6 и 3 са под прав ъгъл една спрямо друга. Дългите страни на срещуположните правоъгълни области първа 3 и трета 5, съответно втора 4 и четвърта 6 са разположени по прави линии. Късите страни са зThe vector 2-D magnetic field sensor, measuring simultaneously and independently the two planar components of the magnetic field, contains a current source 1 and a semiconductor substrate 2 with p-type impurity conductivity. On one side of it are embedded four identical rectangular regions of the same semiconductor with l-type conductivity - clockwise first 3, second 4, third 5 and fourth 6. The long sides of the adjacent regions 3 and 4, 4 and 5, 5 and 6, 6 and 3 are at right angles to each other. The long sides of the opposite rectangular regions first 3 and third 5, respectively second 4 and fourth 6 are located in straight lines. The short sides are z
симетрични спрямо общия център О на области 3, 4, 5 и 6. Върху горните повърхности на всяка от областите 3, 4, 5 и 6 са формирани на равни разстояния по три омични контакти, от вън навътре за първата област 3 първи 7, втори 8 и трети 9, за втората 4 - четвърти 10, пети 11 и шести 12, за третата 5 - седми 13, осми 14 и девети 15, и за четвъртата област 6 - десети 16, единадесети 17 и дванадесети 18 контакт. Първият контакт 7 е свързан електрически с шестия 12, четвъртият 10 със седмия 13, деветият 15 с десетия 16 и дванадесетият 18 с третия 9. Общите точки на четвъртия 10 и седмия 13, и съответно на третия 9 и дванадесетия 18 са съединени с изводите на токоизточника 1. Измерваното магнитно поле 19 е в равнината на подложката 2 и е с произволна ориентация. Двойките срещуположни средни контакти втори 8 и осми 14, и съответно пети Пи единадесети 17 са диференциалните изходи 20 и 21 за двете ортогонални равнинни компоненти на магнитното поле 19.symmetrical with respect to the common center O of regions 3, 4, 5 and 6. On the upper surfaces of each of the regions 3, 4, 5 and 6, three ohmic contacts are formed at equal distances, from outside to inside for the first region 3 first 7, second 8 and third 9, for the second 4 - fourth 10, fifth 11 and sixth 12, for the third 5 - seventh 13, eighth 14 and ninth 15, and for the fourth region 6 - tenth 16, eleventh 17 and twelfth 18 contacts. The first contact 7 is electrically connected to the sixth 12, the fourth 10 to the seventh 13, the ninth 15 to the tenth 16 and the twelfth 18 to the third 9. The common points of the fourth 10 and the seventh 13, and respectively of the third 9 and the twelfth 18 are connected to the terminals of the current source 1. The measured magnetic field 19 is in the plane of the substrate 2 and has an arbitrary orientation. The pairs of opposite middle contacts second 8 and eighth 14, and respectively fifth Pi eleventh 17 are the differential outputs 20 and 21 for the two orthogonal planar components of the magnetic field 19.
Действието на векторния 2-D сензор за магнитно поле, съгласно изобретението, е следното. При включване на изводите на токоизточника 1 към общите точки на четвъртия 10 и седмия 13, и съответно на третия 9 и дванадесетия 18 контакт както и симетрията на структурата по отношение на т. О, в п-тип областите 3, 4, 5 и 6 протичат два по два еднакви и противоположно насочени захранващи тока (Ζι/2) = /3 = |-/s|> (Λ/2) = /4 = |-Д|· Свързването на областите 3, 4, 5 и 6 с токоизточника 1 и на контакти 7-12; 1013;15-16 и 9-18 минимизира евентуалното наличие на електическа асиметрия чрез протичане на изравняващи в областите токове. В резултат офсетите на изходи 20 и 21 са редуцирани, което повишава точността и метрологичната резолюция на 2-D сензора. Освен това последователното съединяване по двойки на области 3 и 4, и съответно 5 и 6 отстранява необходимостта от използване на товарни резистори в реализацията на 2-D сензора, усложняващи технологичните процеси.The operation of the vector 2-D magnetic field sensor according to the invention is as follows. When the terminals of the current source 1 are connected to the common points of the fourth 10 and seventh 13, and respectively the third 9 and twelfth 18 contacts, as well as the symmetry of the structure with respect to point O, in the n-type regions 3, 4, 5 and 6 two by two identical and oppositely directed supply currents flow (Ζι/2) = /3 = |-/s|> (Λ/2) = /4 = |-Д|· The connection of regions 3, 4, 5 and 6 with the current source 1 and contacts 7-12; 1013;15-16 and 9-18 minimizes the possible presence of electrical asymmetry by flowing equalizing currents in the regions. As a result, the offsets of outputs 20 and 21 are reduced, which increases the accuracy and metrological resolution of the 2-D sensor. In addition, the serial connection of regions 3 and 4, and 5 and 6, respectively, eliminates the need to use load resistors in the implementation of the 2-D sensor, complicating the technological processes.
По същество четирите еднакви п-области 3, 4, 5 и 6 с еквидистантно разположените в тях омични контакти 7-8-9; 10-11-12; 13-14-15 и 16-17-18 представляват триконтактни елементи (ЗС) на Хол с равнинна магниточувствителност. Те са известни още и като вертикални и са открити през 1983 г. от Руменин и Костов, и усъвършенствани от Лозанова, [5-7]. През годините те бяха надграждани чрез различни модификации интегрални силициеви технологии, особено CMOS, [например, 1-4,9,10 както и цитираната в тях литература]. Функционирането им е на основата на криволинейните траектории на захранващите токови компоненти в четирите области 3, 4, 5 и 6. Измерваното магнитно поле В 19 е в равнината х-у на подложката 2, и е с произволна ориентация. Двете взаимноперпендикулярни магнитни полета Вх и Ву въздействат на движещите се носители от компоненти /7.9, -/13-15? /10-12 и -Λ6-18 чрез силите на Лоренц, FL,i = ±^Vdr х В, където q е елементарният товар на електрона, a Vdr е средната дрейфова скорост на електроните в силициевите «-области. Тъй като токовете /7-9,-/13-15, До-12 и -/1618 са ограничени в области 3, 4, 5 и 6, отклоняващото действие на силите на Лоренц ±FL;i е максимално ефективно. В резултат на Лоренцовата дефлекция /% в така формираната п-тип триконтактни (ЗС) конфигурации на Хол, например, траекториите на компоненти, /7.9 и /ю-12, се “свиват” и съответно на -/13-15 и —Z16-18 се “разширяват”. При тези процеси токоносителите или се „издигат” към повърхността на области 3 и 4, или се „спускат” към долната им страна. В първия случай върху средните контакти 8 и 11 се генерират допълнително отрицателни товари и съответните Холови потенциали са отрицателни, а във втория - контакти 14 и 17 придобиват положителен потенциал. В резултат върху изходните терминали 11 и 17, и съответно 14 и 8 се генерират Ходовите диференциални напрежения УгоФх) 20 и V2i(®y) 21, т.е. информационните индикатори за стойностите и посоките на двете ортогонални компоненти Вх и Ву на вектора на полето В 19. По същество конфигурацията от Фигура 1 е функционална интеграция на четири (ЗС) елемента на Хол с равнинна магниточувствителност. Съгласно действието на ефекта на Хол, изходните напрежения Е2о(^х) 20 и V2i(By) 21 са линейни и нечетни функции на полета ±ВХ и ±Ву, и на тока ±/ь Повишената магниточувствителност се дължи на ограничените компоненти на тока Ц в п-области 3, 4, 5 и 6. Този иновативен подход отстранява разтичането на токове на повърхността. Едновременно се подобрява ортогоналността на съответните токови линии спрямо двата равнинни вектора Вх и Ву на полето В 19. Ограничението на токовете редуцира един от съществените недостатъци на векторната магнитометрия - междуканалното влияние при измерване на магнитните полета Вх и Ву. Последователното съединяване по двойки на области 3 и 4, и съответно 5 и 6 отстранява необходимостта от експлицитно използване на генератор на ток 1. Абсолютната стойност на полето В 11 в равнината х-у и ъгълът Θ на вектора В 11 спрямо фиксирана реперна ос в същата равнина, се дават с изразите: |В| = (Вх + /?у 2)1/2 и Θ = tan (yy(By)/Vx(Bxy), [2,8-10]. Високата метрологична резолюция при детектиране на минималната стойност на магнитнтата индукция 2?min се постига с нараствалото отношение сигнал/шум в резултат на минимизирания офсет и повишената преобразувателна ефективност (чувствителност).Essentially, the four identical n-regions 3, 4, 5 and 6 with the equidistantly located ohmic contacts 7-8-9; 10-11-12; 13-14-15 and 16-17-18 represent three-contact Hall elements (TC) with planar magnetic susceptibility. They are also known as vertical and were discovered in 1983 by Rumenin and Kostov, and improved by Lozanova, [5-7]. Over the years, they have been upgraded through various modifications of integrated silicon technologies, especially CMOS, [for example, 1-4,9,10 as well as the literature cited therein]. Their functioning is based on the curvilinear trajectories of the supply current components in the four regions 3, 4, 5 and 6. The measured magnetic field B 19 is in the x-y plane of the substrate 2, and has an arbitrary orientation. The two mutually perpendicular magnetic fields B x and B y act on the moving carriers of components / 7 . 9 , -/13-15? /10-12 and -Λ6-18 through the Lorentz forces, F L ,i = ±^V dr x B, where q is the elementary charge of the electron, and V dr is the average drift velocity of the electrons in the silicon «-regions. Since the currents /7-9,-/13-15, Do-12 and -/1618 are confined in regions 3, 4, 5 and 6, the deflecting action of the Lorentz forces ±F L;i is maximally effective. As a result of the Lorentz deflection /% in the thus formed n-type three-contact (ZC) Hall configurations, for example, the trajectories of components, /7.9 and /u-12, are “contracted” and, respectively, at -/13-15 and -Z16-18 are “expanded”. In these processes, the current carriers either “rise” to the surface of regions 3 and 4, or “descend” to their lower side. In the first case, additional negative charges are generated on the middle contacts 8 and 11 and the corresponding Hall potentials are negative, and in the second - contacts 14 and 17 acquire a positive potential. As a result, the Travel differential voltages V 2 i(®y) 20 and V 2 i(®y) 21 are generated on the output terminals 11 and 17, and 14 and 8, respectively, i.e. the information indicators for the values and directions of the two orthogonal components B x and B y of the field vector B 19. In essence, the configuration of Figure 1 is a functional integration of four (3) Hall elements with planar magnetic susceptibility. According to the action of the Hall effect, the output voltages E 2 o(^ x ) 20 and V 2 i(B y ) 21 are linear and odd functions of the fields ±B X and ±B y , and of the current ±/ ь The increased magnetic susceptibility is due to the limited components of the current C in p-regions 3, 4, 5 and 6. This innovative approach eliminates the leakage of currents on the surface. At the same time, the orthogonality of the corresponding current lines with respect to the two planar vectors B x and B y of the field B 19 is improved. The limitation of the currents reduces one of the significant disadvantages of vector magnetometry - the interchannel influence when measuring the magnetic fields B x and B y . The sequential connection in pairs of regions 3 and 4, and 5 and 6, respectively, eliminates the need for explicit use of current generator 1. The absolute value of the field B 11 in the x-y plane and the angle Θ of the vector B 11 relative to a fixed reference axis in the same plane are given by the expressions: |B| = (B x + /? y 2 ) 1/2 and Θ = tan (y y (B y )/V x (B x y), [2.8-10]. The high metrological resolution when detecting the minimum value of the magnetic induction 2? min is achieved with the increased signal-to-noise ratio as a result of the minimized offset and the increased conversion efficiency (sensitivity).
Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение се заключава във вградените четири п-области 3, 4, 5 и 6, разположени под прав ъгъл, респективно две по две лежщи по права линия както и иновативното електрическо свързване на омичните контакти. Този подход осъществява противоположни посоки на токовите компоненти в срещуположните области 3 и 5 и съответно 4 и 6. В резултат се постига висока преобразувателна ефективност, повишена измервателна точност, висока резолюция, едновременно и независимо измерване на равнинните компоненти Вх и Ву на вектора на полето В 19.The unexpected positive effect of the new technical solution lies in the built-in four n-regions 3, 4, 5 and 6, located at right angles, respectively two by two lying in a straight line, as well as the innovative electrical connection of the ohmic contacts. This approach implements opposite directions of the current components in the opposite regions 3 and 5 and 4 and 6, respectively. As a result, high conversion efficiency, increased measurement accuracy, high resolution, simultaneous and independent measurement of the plane components B x and B y of the field vector B 19 is achieved.
Векторният 2-D сензор за магнитно поле може да се реализира с различните модификации на интегралната силициева технология - CMOS, BiCMOS, SOS, а при необходимост може да се използват микромашининг силициеви процеси. Оптималната дълбочина на п-областите 3, 4, 5 и 6 съставлява около 5-7 μιη. Новият 2-D магнитометър функционира и в областта на криогенните температури.The vector 2-D magnetic field sensor can be implemented with various modifications of the integrated silicon technology - CMOS, BiCMOS, SOS, and if necessary, micromachining silicon processes can be used. The optimal depth of the p-regions 3, 4, 5 and 6 is about 5-7 μιη. The new 2-D magnetometer also functions in the cryogenic temperature range.
ПРИЛОЖЕНИЕ: една фигураAPPENDIX: one figure
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
[1] Infineon Technologies AG, Vertical Hall effect device, US Patent, US9425385 B2/23.08.2016.[1] Infineon Technologies AG, Vertical Hall effect device, US Patent, US9425385 B2/23.08.2016.
[2] C.S. Roumenin, Microsensors for magnetic field, in „MEMS - a practical guide to design, analysis and applications”, Ch. 9, ed. by J. Korvink and O. Paul, William Andrew Publ., USA, 2006, pp. 453-523;ISBN: 0-8155-1497-2.[2] C.S. Roumenin, Microsensors for magnetic field, in "MEMS - a practical guide to design, analysis and applications", Ch. 9, ed. by J. Korvink and O. Paul, William Andrew Publ., USA, 2006, pp. 453-523; ISBN: 0-8155-1497-2.
[3] R. Popovic, “Integrated Hall element”, US Patent № 4 782 375/01.11.1988.[3] R. Popovic, "Integrated Hall element", US Patent No. 4,782,375/01.11.1988.
[4] C. Schot, Vertical Hall sensor, US Patent Appl., № US 2010/0133632 Al/03.06.2010.[4] C. Schot, Vertical Hall sensor, US Patent Appl., No. US 2010/0133632 Al/03.06.2010.
[5] Ч.С. Руменин, П.Т. Костов, Планарен датчик на Хол, BG Авт. свид. № BG 37208/26.12.1983.[5] C.S. Rumenin, P.T. Kostov, Planar Hall sensor, BG Author's certificate No. BG 37208/26.12.1983.
[6] Ch.S. Roumenin, Parallel-field triple Hall device, Compt. rendus ABS, 39(11)(1986) 65-68[6] Ch.S. Roumenin, Parallel-field triple Hall device, Compt. rendus ABS, 39(11)(1986) 65-68
[7] S.V. Lozanova, C.S. Roumenin, Paralell-field silicon Hall effect microsensors with minimal design complexity, IEEE Sensors Journal, 9(7) (2009) 761-766.[7] S.V. Lozanova, C.S. Roumenin, Parallel-field silicon Hall effect microsensors with minimal design complexity, IEEE Sensors Journal, 9(7) (2009) 761-766.
[8] А. Большакова, Р.Л. Голяка, О.Ю. Макщо, Т.А. Марусенкова, ,,Ηοβϊ конструкцп нагпвпровщникових тонкопл1вкових 2-D и З-D сензор1в магштного поля”, списание „Злектроника и связь”, № 2-3, (2009) 6-10 (на украински език).[8] A. Bolshakova, R.L. Golyaka, O.Yu. Makshto, T.A. Marusenkova, Ηοβϊ construction of thin-film 2-D and 3-D sensors in the magnetic field", magazine "Zlektronika i svyaz", No. 2-3, (2009) 6-10 (in Ukrainian).
[9] С. Sander, М.-С. Vecchi, М. Cornils, О. Paul, From three-contact vertical Hall elements to symmetrised vertical Hall sensor with low offset, Sens. Actuators, A240 (2016) 92-102.[9] S. Sander, M.-S. Vecchi, M. Cornils, O. Paul, From three-contact vertical Hall elements to symmetrized vertical Hall sensor with low offset, Sens. Actuators, A240 (2016) 92-102.
[10] C. Roumenin, Solid State Magnetic Sensors - Handbook of Sensors and Actuators, Elsevier, Amsterdam-Lausanne-New York, 1994, pp. 450; ISBN: 0 444 89401.[10] C. Roumenin, Solid State Magnetic Sensors - Handbook of Sensors and Actuators, Elsevier, Amsterdam-Lausanne-New York, 1994, pp. 450; ISBN: 0 444 89401.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113750A BG67769B1 (en) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | Vector 2-d magnetic field sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG113750A BG67769B1 (en) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | Vector 2-d magnetic field sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG113750A true BG113750A (en) | 2025-01-31 |
| BG67769B1 BG67769B1 (en) | 2025-07-31 |
Family
ID=95284711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG113750A BG67769B1 (en) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | Vector 2-d magnetic field sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG67769B1 (en) |
-
2023
- 2023-07-25 BG BG113750A patent/BG67769B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG67769B1 (en) | 2025-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BG113750A (en) | Vector 2-d magnetic field sensor | |
| BG113767A (en) | Two-dimensional magnetic field microsensor | |
| BG67380B1 (en) | Two-dimensional magnetic field microsensor | |
| BG113783A (en) | 2-D VECTOR MAGNETOMETER | |
| BG113747A (en) | Two-axis hall sensor | |
| BG113807A (en) | Two-dimensional hall microsensor | |
| BG113793A (en) | DUAL HALL MICROSENSOR | |
| BG67820B1 (en) | Vertical element of hall | |
| BG113812A (en) | Two-axis vector hall microsensor | |
| BG67551B1 (en) | Biaxial magnetosensitive sensor containing hall elements | |
| BG113845A (en) | Vertical hall microsensor | |
| BG112804A (en) | 2D LIVING SENSITIVITY MICROSENSOR WITH PLAN SENSITIVITY | |
| BG113860A (en) | Hall microsensor with resistor elements | |
| BG113356A (en) | Hall effect microsensor with more than one output | |
| BG67734B1 (en) | HALL MICROSENSOR | |
| BG113724A (en) | Configuration of a hall with more than one exit | |
| BG113488A (en) | PLANE MAGNETO-SENSITIVE HALL SENSOR | |
| BG113826A (en) | DUAL VERTICAL HALL MICROSENSOR | |
| BG112991A (en) | Electronic device with planar magnetic sensitivity | |
| BG67210B1 (en) | Integrated two-axis magnetic field sensor | |
| BG67509B1 (en) | Magnetic field sensing device | |
| BG67039B1 (en) | Two-axis magnetic field microsensor | |
| BG113056A (en) | Integrated hall effect sensor | |
| BG66985B1 (en) | A surface-magnetically sensitive hall transformer | |
| BG112848A (en) | SEMICONDUCTOR DEVICE IN THE HALL |