DE2431943A1

DE2431943A1 - Schaltvorrichtung mit halleffekt

Info

Publication number: DE2431943A1
Application number: DE2431943A
Authority: DE
Inventors: Claude Chapron
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-07-09
Filing date: 1974-07-03
Publication date: 1975-01-30
Also published as: ATA566474A; JPS5310265B2; NL7409109A; US4011469A; CH578289A5; FR2237373A1; JPS5050882A; IT1015729B; GB1477848A; CA1008972A; AU7098774A; DE2431943B2; AT343719B; FR2237373B1; DE2431943C3; BE817387A

Description

VaA-VH. 13.6.197

Anmelder: UV. PttLto¹ LLÜH

Akte: Ptf
Anmeldung vom» 7 ^ ι C, -^w

Schaltvorrichtung mit IIalleffekt

Die vorliegende Erfindung bezieht sicli auf eine Halbleiteranordnung mit einem Schalter mit einem Hallelement und einer Differentialschalteinheit, die mindestens zv/ei stabile Zustände aufweist und eine Eingangsstufe mit zwei Transistoren entha.lt, deren Basiszonen, die den gleichen Leitfähigkeitstyp aufweisen, mit dem Hallelement gekoppelt sind, wodurch die genannte Einheit mit Hilfe eines Magnetfeldes gesteuert v/erden kann, das mindestens zwei verschiedene Werte aufweisen kann und von dem im Hallelement eine HaIl-spannung erzeugt wird.

Es sind Schankvorrichtungen bekannt, die den Halleffekt benutzen, wobei eine gegenseitige Verschiebung zwischen zwei Lagen einer :;.agne ti sehen Masse, in deren Feld sich eine Hallzelle befindet, eine Aendertmg des Zustancies

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eines Systems, z.B. einer bistabilen Vorrichtung, herbeiführt, Diese Schaltvorrichturißeii vrcrden dadurch hergestellt, class in einem Halbleiterkörper mindestens ein Teil der Elemente des Systems, das von dem Potentia!unterschied (nachstehend 3.1s Hallspannung bezeichnet), gesteuert wird, der durch den Haileffekt in der Zelle herbeigeführt wird, und manchmal auch diese Zelle selber gebildet wird. Das bistabile System, das von dem Uebergang von einem zu dem anderen Wert des Magnetfeldes gesteuert wird, "enthält meist eine erste DifferentiaistufeV z.B*. 'einen' symmetrischen Diff erentialverstark'er oder eine bistabile Kippschaltung mit Differentialstruktür vom Schmitt-Typ. ^: " " " - ■ . .

Die Eingangseleiiiente einer derartigen Differentialstufe vferden im wesentlichen durch zwei gleiche Transistoren gebildet, deren Basiszonen mit den Ausgangsklemmen der HaIlz'elie elektrisch verbunden, und deren. Emitter'in der Regel' ^χ" miteinander urjl mit einem gemeinsamen Pnnlcf verbunden sind, der oft mit einer Stromquelle gekoppelt ist. Ia Entile eiiier symmetrischen' Schaltung kann"-'die""den?Kollektoren"iäer 'TrarLsis-%6ren^v entnommene Spannung eiixcr b'istabileri' Detektibnsstuf e^f"^?i ""_ mit SchWelieneffekt zugeführt i/erdeit^ "Ίπι Falle einer asymme-

trisehen'Schaltung mit Rückkopplung zwischen"crein:^LKollektor" '^seines Transistors .uhd^; der Basis des änderen¹ Transistors, ^J" (welche' Schaitung die Eigenscnäften einer'bistabilen Kippschaitung aufweisen" kann) ,"kania* das dem KoÜektoir des^^'"' zweiten"Transistors entnommene Signal' mittels einer" beliebigen Terstärkerstufe vorstSrkt v;erden* ·* . · - : =ϊ/ ;-..,'..

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Fig, 1 dor· "beiliegenden reiclinunß· r-roägt ein Din_t~ranr.i pi it Kurve 1, d Je 'die tliooretd sclie Kennl:Ln:i e der Halli-.pannuais

,V , die doi.i Λτ·!5{~οαΐ{·; eines Kali elements eiitnor.ir.ien und gegebenenfalls verstärkt ν erden karin und die Eingangsspannung des bistabilen Syst cris nut Schvullenef f elrt bilden karji, aiii !•iniktiuu der· I'-rtgnetf elr.<.;r> H darstellt, dem die Zelle iraiervori'ou vi-i'd 4 Box der industriellen Herstellung l?lf;;:t sicJi eine fjev.'isse Streuung dieser Kejitilini e, z.B. zwischen den durch die Linien 2 und 3 dargestellten Frenzen, feststellen, 1,'obsi eine ICuIlspannung V = O einer ganzen Reihe von Ve.rten

'des Feldes zwischen EL₁ und H_n ent sprechen ke.nn.

Diese Streuung ist verschiedenen Faktoren, ide der Geometrie, der Zelle, dex* Inlior.iogenitcit des Materials, der· Anordnung der Kontaktie!emmen und csp^^^nenfalls der Eigenstreuung· der Teile einer VerstUrkersttife, zuzuschreiben« Andererseits vreist ein bistabiles S3^rstem mit Schvelleneffekt gevfShnlich- eine Hystereseei-scheinung in dem Sinne auf, dass ζ,Β. die Schwelle der Aenderunc des Zustandes bei zunehmender Spannung höher als. die Schwelle der Aenderung des Zustandes bei abnehmer.cior Spannung ist. Das System vreist iia allgemeinen auch eine Streuung in deix Bestandteilen der Triggerstufe auf. Der Ztistand des Systeme ist nicht exakt für eine bestimmte Reihe von■ JBiis^-sngsspaniinngen» z.B. .ζλ/j sehen V. und V , bekannt. Diese w'erts Y, und "7_ entsprechen möglichen Werten, des Ka£5xietfelcles zv.'i&ch.en H. und II. . Dabei sollen die Ungewissheiten über die /Werte des «iagnetf e.ldes, dem die Zelle tatsächlich unterworfen ist, berücksi-chtigt werden. Streufelder

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oder Restfelder können sich dem Feld zusetzen und es grosser oder kleiner scheinen lassen als es in Wirklichkeit ist.

Zusammenfassend lSsst sich sagen, dass, unter Berücksichtigung all dieser Streuungen, der Zustand des bistabilen Systems nur für Magnetfelder .exakt bekannt ist, die ¥erte aufv/eisen, die ausserhalb des Intervalls H-EL liegen. ¥enn die Zustandsanderungen des bistabilen Systems genau dem Uebergang von einem zu dem anderen ¥ert entsprechen, die :vom Magnetfeld angenommen werden können, kann vorteilhaft eine Verschiebung der Kennlinie-V = f(H) der Hallzelle, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Verstärkerstufe, bewirkt werden, so dass die beiden Ferte, die das Magnetfeld annehmen kann, Werten der Spannung entsprechen, die zu beiden Seiten und in verhältnismässig grosser Entfernung von der Reihe von Spannungen liegen, innerhalb deren die Möglichkeit der Zustandsänderung des bistabilen Systems besteht. Im Falle der Anordnung, deren Kennlinie in Fig. dargestellt ist, muss die Kurve z.B. über einen Abstand Δ Η verschoben werden.

Ein bekanntes Verfahren zum Erhalten einer derartigen Verschiebung ist u.a. in der USA-Patentschrift 3 596 11*t beschrieben. Dieses Verfahren besteht in der Anwendung einer Vorspannung bei der Differentia!stufe, die sich am Ausgang einer Hallzelle befindet "und durch eine Verschiebung der Kontaktklemmen erhalten wird, denen die Hallspannung entnommen wird. Diese Verschiebung der Kontaktklemmen stellt ' jedoch einen sehr kleinen Abstand im Falle integrierter

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Schaltungen dar und eine genaue Herstellung ist sehr schwierig. Die Einstellung einer derartigen Verschiebung ist schwierig, denn es müssen die unvermeidlichen Streuungen "bei jeder indu-

striellen Herstellung und auch die starke gegenseitige Abhängigkeit der Impedanzen der Hallzelle und der Kennlinie der Schaltung des die Hallspannung empfangenden Systems berücksichtigt werdenί durch diese Abhängigkeit können' thermi-. sehe Schwankungen schnell die Kennlinien der Anordnung stören.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Nachteile

zu vermeiden·.

Die Erfindung bezweckt u.a., eine genaue, leichte und reproduzierbare Verschiebung der Ausgangsspannungen eines Systems mit Differentialstruktur, das mit den Klemmen einer Hallzelle verbunden ist zu erzielen.

Weiter bezweckt die Erfindung, eine zu integrierende Schaltung mit mindestens einer Stufe mit Differentialstrulrfcur zu schaffen, die die Spannung empfängt, die von einer Hallzelle geliefert wird und mit deren Hilfe in einem bistabilen System zwei verschiedene Zustände für zwei Werte des Magnetfeldes erhalten werden können, dem die Zelle unterworfen ist, wobei die Streuungen der Kennlinie der Zelle, der Kennlinie des Systems mit Differentialstruktur und der Werte des Magnetfeldes berücksichtigt werden.

Die Erfindung bezweckt, das Aequivalent einer Verschiebung des Bezugspotentials der aufzuprägenden der Hallzelle entnommenen Spannung anzugeben, um z.B. eine bestimmte

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Verschiebung· rait dem Gleichgewichtszustand in einer Diffe— rentialvcrstärkerstufe beim Fehlen 'eines Magnetfeldes zu erzielen.

Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art.dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhalten eines Vorzugszustandes in der Differentialschalteinheit die Oberflächen der Basis-Emitter-Uebergänge in den Transistoren voneinander verschieden sind, wodurch der Bereich von der Eingangsstufe zuzuführenden Spannungen, in dem in der Schalteinheit ein Uebergang von einem· Zustand zu dem anderen. Ζην stand auftritt, zwischen den vom Hallelement gelieferten Eingangs spannungen liegt, die den beiden genannten Werten des Magnetfeldes entsprechen.

Das Verhältnis zwischen den Oberflächen der Eraitter-Basis-Uebergänge der beiden Transistoren, die im " übrigen einander gleich sind, bestimmt einen Unterschied zwischen den inneren Spannungsabfällen über diesen Uebex-gangen. Es ist ja bekannt, dass der innere Spannungsabfall V eines

Emitter-Basis-Uebergangs eines Transistors für einen Strom I

IcT X

durch Anwendung der Gleichung V = —— log =— geschätzt

e Q j_s

werden kann, wobei k die Boltzmann-Konstante, T die Absoluttemperatur, q die Ladung der Elektronen und Xs der Sättigungsstrom der Emitter-Basis-Diode ist.

Bei einem gleichen Strom I v/erden zwei Transistoren, die, ausgenommen in bezug auf die Oberflächen der Emitter-Basis-Uebex-gcliige, einander völlig gleich sind, Spannungs-

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abfalle über den Emitter-Basis-Uebergangen aufweisen, die kV J = { ~- log =r— J voneinander verschieden sind, wobei I^.und I- die Sättigungsströme der· respektiven Eraitter-Easis-Dioden sind« Diese Sättigungsströme sind den Oberflächen

dieser Uebergänge proportional; dadurch wirdjÄ V \ = | — log ^rerhalten, wobei S„ und S.. die respektiven Oberflächen der Emitter-Basis-Uebergänge der beiden Transistoren sind, die als Eingangselemente des bistabilen Systems wirken.

Da die Emitter mit einem gemeinsamen Punkt verbunden sind, ergibt sich aus diesem bestimmten Unterschied zwischen den Spannungsabfällen eine bestimmte Verschiebung der von der durch die beiden Transistoren gebildeten Stufe gelieferten Spannungen, Falls die Transistoren als eine Differentialverstärkerstufe angeordnet sind, weist diese eine bestimmte Verschiebung aus dem Gleichgewichtszustand beim Fehlen des Magnetfeldes auf, dem die- Zelle unterworfen werden muss. Falls die Transistoren als eine bistabile feippstufe angeordnet sind, sind die Umklappschwellen über einen bestimmten ¥ert verschoben.· Wenn das Verhältnis zwischen den Oberflächen der Emitter-Basis-Ubergänge der beiden Transistoren richtig gewählt ist, sind die Werte der den Zustandsänderungen des bistabilen Systems entsprechenden Spannungen in genügendem Masse verschoben, um sich zwischen den Spannungswerten zvl befinden, die den beiden Werten entsprechen, die vom Magnetfeld erreicht werden können.

Insbesondere im Falle eines bistabilen Systems,

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dessen Schwellwerte sich gewöhnlich um den Wert V=O befinden land dessen Zustand für ein Magnetfeld mit einer Intensität in der Nähe von Null nicht exakt bekannt wäre, wird das Ungewissheitsgebiet der Schwellwerte in bezug auf das Ungewissheitsgebiet der Felder durch den Unterschied zwischen den Oberflächen der Emitter-Basis-Uebergänge der beiden Transistoren verschoben. In diesem Falle kann das Verhältnis zwischen diesen Oberflächen verhältnismässig stark von 1 verschieden sein/ Dies ergibt sich, wenn die

Vorrichtung die An- oder Ab%\resenheit eines Magnetfeldes detektieren muss.

Die Erfindung benutzt einen Unterschied zwischen den Oberflächen der Emitter-Basis-Uebergänge, der sich nach dem ,Stand eier Technik ohne Schwierigkeiten einfach erzielen lässt. Eine einfache lokale Modifikation einer Diffusions-

maske kann z.B. in der gewünschten Richtung wirken. Dabei kann ein wichtiger Unterschied zwischen den Oberflächen einem sehr kleinen Spannungsunterschied entsprechen und die gewünschte Verschiebung lässt sich leicht durch eine einfache lokale Aenderung einer Diffusionsmaske erzielen. Dabei beeinträchtigt diese Aenderung die anderen Bestandteile des Systems nicht. Die Verstärkung wird z.B. nicht geändert.

Die Einstellung der Schwellen der Zustandsänderung

in bezug auf die möglichen Werte des Magnetfeldes nach der Erfindung hat keine Modifikation- der Bearbeitungen bei \ der Herstellung der Vorrichtungen zur Folge. Falls die

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Vorrichtung nach der Technologie der integrierten Schaltungen hergestellt wird, muss ein Fenster einer Diffusionsraaske lokal geändert werden.

Vorzugsweise sind die beiden Transistoren, die als Eingangselemente des bistabilen S3^rstems wirken, Transistoren vom planaren Typ und sind sie in demselben einkristallinen Halbleiterkörper integriert.

Vorteilhaft ist das Ha3.1element in derselben Halbleiterscheibe wie die genannten Transistoren integriert, deren Emitter-Basis-Uebergänge verschiedene Oberflächen aufweisen und deren Kollektor- und Basis-Elektroden einander gleich sind. Die Nachteile von Verbindungen grosser Länge werden auf diese Weise vermieden und es wird eine Vorrichtung geringen Umfangs erhalten, die durch die üblichen Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen hergestellt werden kann»

Nach einer weiteren bevorzugten Ausftthrungsform der Erfindung werden auch Widerstände, die' in Zusammenarbeit mit den beiden oben angegebenen Transistoren einen Differentialverstärker bilden, in derselben einkristallinen Scheibe wie die genannten Transistoren integriert; als Beispiel sei erwähnt: zwei praktisch gleiche Widerstände, die je einen der beiden Kollektoren der Transistoren mit einem Kontaktmittel einer Spannungsquelle verbinden, und ein dritter Widerstand, der das Gebilde der beiden Emitter der Transistoren mit einem anderen Kontaktmittel einer Stromquelle verbindet,

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Vorteilhaft wird dieselbe Energiequelle als Stromquelle zur Speisung der Hallzelle und zur Vorspannung der Transistoren benutzt. Es wird also ein gedrängtes Gebilde erhalten, das die Vorteile der integrierten Schaltungen aufweist und durch die für die integrierten Schaltungen verwendeten Techniken hergestellt werden kann,

Nach einer weiteren Ausführungsforra der Erfindung werden auch !Widerstände, die in Zusammenarbeit mit den beiden obengenannten Transistoren eine Stufe einer Schmitt-Kippschaltung bilden, in derselben einkristallinen Scheibe

wie diese Transistoren integriert: ein Widerstand verbindet das Gebilde der beiden Emitter mit einem Kontaktmittel einer äusseren Spaniiungsquelle und ein Widerstand verbindet den Kollektor eines Transistors mit einem anderen Kontaktmittel einer äusseren Spannungsqueile, wobei die Basis desselben Transistors mit dem Kollektor des anderen Transistors verbunden ist. Vorteilhaft dient dieselbe Energiequelle als Stromquelle zur Speisung der Hallzelle und zum Vorspannen der Transistoren. Es wird also wiederum ein gedrängtes Gebilde erhalten, das die Vorteile der integrierten Schaltungen aufweist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden auch in derselben einkristallinen Halbleiterscheibe neben einer Hallzelle ein Verstärker und eine bistabile Kippschaltung integriert; der Ausgang des genannten Differentialverstärkers, der mit den Kollektoren der Transistoren

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verbunden ist, ist an den Eingang der genannten Kippstufe angeschlossen, oder der Verstärker befindet sich am Ausgang der Kippstufe, So ist ein vollständiges und gedrängtes Gebilde erhalten, das einen bistabilen Schalter bildet und das durch die üblichen Techniken zur Herstellung intgrierter Schaltungen erzielt werden kann.

Bei einer besonderen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung weisen die Emitter der beiden Transistoren Oberflächen mit einer gleichen Breite und mit verschiedenen Längen auf, wobei die Längsrichtung als sich parallel zu den Kontakten erstreckend aufzufassen ist.

Dadurch ist es- möglich, dass, insbesondere wenn die Breite klein ist, die Verhältnisse zwischen den Oberflächen der Emitter und den Umfangen der Emitter vorteilhaft einander praktisch gleich sind.

Die Transistoren des Differentialverstärkers können durch die üblichen Verfahren, u.a. durch Diffusion, hergestellt werden; in diesem Falle werden die Emitter der beiden Transistoren bis zu derselben Tiefe in gleichen Basisgebieten oder in gleichen Abständen von dem Basiskontakt diffundiert.

Die Erfindung lässt sich zur Herstellung von Schaltvorrichtungen verwenden, die den Halleffekt benutzen. Insbesondere lässt sich die Erfindung zur Herstellung integrierter Kleinstanordnungen in einer monolithischen Halbleiterscheibe verwenden, welche Anordnungen z.B. für ein

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Glied mit Handbedienung, z.B. einen kontaktlosen Druckknopf, bestimmt sind. Tasten eines Tastenbretts, die logische Niveaus elektronischer Rechenmaschinen betätigen, können vorteilhaft gemäss der Erfindung hergestellt werden.

Die Erfindung kann in all denjenigen Fällen verwendet werden, in denen sich an ein Hallelement eine Stufe mit Differentialstruktur mit mindestens zwei Transistoren anschliesst, deren Basiszonen mit dem Ausgang des HaIlelements gekoppelt sind.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 2 ein Schaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung mit einer Differentialverstärkerstufe,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung mit einer Schmitt—Kippschaltung,

Fig. h teilweise eine Draufsicht auf ein Schaltgebilde mit mindestens einem Hallelement, zwei" Transistoren und ¥iderständen eines Differentialverstärkers, und

Fig. 5 teilweise einen Schnitt längs der Linie X-X durch den in Fig. h in Draufsicht dargestellten Teil des Schalters»

Das Schaltbild nach Fig. 2 bezieht sich auf eine Hallzelle 10, durch die ein Strom I zwischen den Kontakten und 12 bei einer Spannung in der Gr'dssenordnung von einigen Volts fliesst. Beim Vorhandensein eines Magnetfeldes, das senkrecht auf der Zeichnungsebene steht, erscheint eine

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Hallspannung zwischen den Kontaktklemmen 13 und 14, die rait den Basis-Elektroden der Transistoren T1 und T2 verbunden sind. Diese Transistoren sind praktisch, einander gleich, mit Ausnahme ihrer Emitterzonen El und E2, die verschiedene Oberflächen aufweisen. Die Emitterzonen sind mit einem Widerstand R3 und die Kollektoren mit den Widerständen R1 bzw. R2 verbunden, wobei das Ganze zwischen den Klemmen + und - einer Stromquelle eingeschaltet ist.

Die Ausgangsklemmen der Vorrichtung sind mit A und B bezeichnet und können mit einem bistabilen Element, z.B. einer Schmitt-Kippschaltung, verbunden werden.

Wenn die bistabile Stufe, die von der zwischen A und B verfügbaren Spannung gesteuert wird, mit der Polarität der Eingangsspannung umklappt und wenn dabei diese Stufe entsprechend der An- oder Abwesenheit eines Magnetfeldes ' umklappen muss, muss die Kennlinie V = f(H) der Spannung zwischen A und B als Funktion des Magnetfeldes, dem die Zelle 10 unterworfen ist, derart verschoben werden, dass die Abwesenheit eines Feldes einer Spannung entspricht, deren Polarität der der Spannung entgegengesetzt ist, die durch das verfügbare Magnetfeld, herbeigeführt wird.

Indem für die Emitter E2 des Transistors T2 und E1 des Transistors T1 Oberflächen in einem geeigneten gegenseitigen Verhältnis gewählt werden, wird eine Verschiebung der Kennlinie V = f(h) in der gewünschten Richtung herbeigeführt. So kann z.B. der Emitter E2 eine Oberfläche aufweisen, die gleich dem Zweifachen der Oberfläche des

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Emitters E1 ist: bei einer Absoluttemperatur in der Grössen-

KT Ordnung von 300⁰K, bei der der Koeffizient gleich 26 mV

ist, ist der Unterschied zwischen den inneren Spannungsabfällen des Basis-Emitter-Uebergangs etwa 18 mV, Durch diesen Unterschied erscheint zwischen A und B in Abwesenheit eines Magnetfeldes eine Spannung, deren Polarität der der Spannung entgegengesetzt ist, die in der Zelle nach Fig. 2 durch ein Magnetfeld senkrecht zu der Zeiehnungsebene herbeigeführt wird .

Das Schaltbild nach Fig. 3 bezieht sich auf eine Hallvorrichtung 20, durch die ein konstanter Strom zwischen den Kontakten 21 und 22 fliesst. In Anwesenheit eines Magnetfeldes senkrecht zu der Zeichnungsebene erscheint eine Hallspannung zwischen den Klemmen 23 und 24, die mit den Basis-Elektroden der Transistoren TM und T^f2 verbunden sind.

Diese Transistoren sind einander gleich, mit Ausnahme ihrer Emitterzonen E.M. und E*2, deren Oberflächen verschieden sind und ein bestimmtes gegenseitiges Verhältnis aufweisen, das verschieden von 1 ist. Die Emitterzonen EM und E*2 sind mit einem Widerstand R*3 verbunden. Der Kollektor von TM ist mit einem ¥iderstand R 4 und die Basis von TM ist mit dem Kollektor von T^f2 verbunden. Das Ganze ist zwischen den Klemmen + und - einer Spannungsquelle eingeschaltet. Das Ausgangssignal wird dem Punkt C entnommen und kann einem Verstärker zugeführt werden. Die Strom-Spannungs-Kennlinie I = f(v) der Schaltung am Ausgang der Hallzelle

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kann mit geeigneten Widerstandswerten ein Gebiet mit einem negativen Widerstand zur Erzielung des Umklappeffekts aufweisen. Das Verhältnis zwischen den Oberflächen der Emitterzonen E'1 und E¹2 ist derart gewählt, dass dieses Gebiet mit negativem Widerstand sich zwischen den Spannungswerten befindet, die den zwei möglichen Werten des Magnetfeldes entsprechen, wobei einer der Werte O sein kann.

Eine Halbleiteranordnung, derennSchaltbild dem nach Fig. 2 entspricht j ist in Draufsicht in Fig. h und teilweise in Fig. 5. in einem Schnitt längs der Linie X-X der Fig» h dargestellt.

Die Vorrichtung ist durch die übliche Technik zur Herstellung integrierter Schaltungen erhalten, wobei von · einer Scheibe 51 aus p-leitendem Silicium ausgegangen ist, die als Substrat dient und auf der eine epitaktische η-leitende Schicht 52 niedergeschlagen ist. In diese Schicht werden Isplierzonen 53 "vom p⁺-vTyp eind if fundiert, die in der Schicht 52 η-leitende Inseln bilden, wobei die Insel den HalikSrper eines Hallelementes bildet} andere Inseln 15» dienen zur Bildung von Transistoren T1 und T2 und die Inseln 17, 18 zur Bildung der Widerstände RI, R2 und R3. Die Kontakte 11 und 12, die durch lokale η -Diffusionen gebildet werden, sind mit den Kontaktflächen 41 und k2 verbunden, Die Kontakte 13 und lh, die gleichfalls durch ' lokale n⁺-Diffusionen gebildet sind, bilden die Kontaktklemmen, denen die Hallspannung entnommen wird, und sind

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mit den Basis-Blektroden B1 und B2 der Transistoren ΤΊ bzw. T2 verbunden. Diese Transistoren T1 und T2 sind einander gleich, abgesehen von der· Länge ihrer Emitter E1 und E2, Aus dem Schnitt nach Fig. 5 geht hervor, dass der Emitter E2 eine erheblich grössere Länge als der-Emitter E1 aufweist.

Die mit gestrichelten Linien in Fig. 4 dargestellten Verbindungen, wie 43» 44, 56, können durch Niederschlagen im Vakuum von Aluminium erhalten v.-erden.

Die Fenster 55 zum Kontaktieren der Emit'ter können in beiden Transistoren gleich sein. Die Verbindung 56, die auf der Isolierschicht 54 niedergeschlagen ist und die die beiden Emitter mit dem Widerstand R3 verbindet, behält so ihre Symmetrie bei.

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Claims

FPIIN-. 71 75. ~17" 3·6'2\·31943 PATENTANSPRÜCHE :

1. Halbleiteranordnung mit einem Schalter mit einem Hallelement und einer Differentialschalteinheit, die mindestens zwei stabile Zustände aufweist und eine Eingangsstufe mit zwei Transistoren enthält, deren Basiszonen, die vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind, mit dem Hallelement gekoppelt sind, wodurch die genannte Einheit mit Hilfe eines Magnetfeldes gesteuert werden kann, das mindestens (zwei verschiedene Werte aufweisen kann, und von dem im Hallelement eine Hallspannung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhalten eines Vorzugszustandes in der Differentialschalteinheit die Oberflächen der Basis-Emitter-Uebergänge in den Transistoren voneinander verschieden sind, wodurch der Bereich von der Eingangsstufe zuzuführenden Spannungen, in dem in der Schalteinheit ein Uebergang von einem Zustand zu dem anderen Zustand auftritt, zwischen den vom Hallelement gelieferten Eingangsspannungen liegt, die den zwei genannten Werten des Magnetfeldes entsprechen,

2, Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistoren durch je einen planaren in einem Halbleiterkörper angebrachten Transistor gebildet werden, wobei das Verhältnis zwischen den Oberflächen der Emitter-Basis-Uebergänge wenigstens in wesentlichen durch diejenigen Teile der Uebergänge bestimmt wird, die sich parallel zu den Hauptoberflächen des Halbleiterkörpers erstrecken.

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3. Halbleiteranordirung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Transistoren in demselben Halbleiterkörper integriert sind.

4. Halbleiteranordnung nach Anspruch 3» dadurch gekenn« zeichnet, dass das Hallelement ebenfalls in dem genannten Halbleiterkörper integriert ist und durch einen inseiförmigen Teil des Halbleiterkörpers gebildet wird,

5. Halbleiteranordnung nach einera oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadiirch gekennzeichnet, dass die genannte Differentialschalteinheit einen Differentialverstärker enthält, dessen Eingang mit dein Hallelement und dessen Ausgang mit einer Kippschaltung gekoppelt ist.

6. Halbleiteranox'dnung nach einem oder mehreren der· Ansprüche 1 bis h_t dadurch gekennzeichnet, dass die Differentialschalteinheit eine Schmitt-Kippschaltung enthält, deren Eingang mit dem Halleleraent gekoppelt ist und der sich eine Verstärkerstufe anschliesst, wobei die Schmitt-Kippschaltung eine Strom-Spannungs-Kennlinie mit einem Gebiet mit negativem ¥iderstand aufweist, das zwischen den vom Hallelement gelieferten Spannungen liegt, die den zwei genannten Werten des Magnetfeldes entsprechen.

7. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterzonen der Transistoren durch in die Basiszonen eingebettete langgestreckte Zonen gebildet werden, die praktisch die gleichen Breiten, aber verschiedene Längen aufweisen.

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