[go: up one dir, main page]

RU2328013C1 - Magnetic field sensor - Google Patents

Magnetic field sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2328013C1
RU2328013C1 RU2006136444/28A RU2006136444A RU2328013C1 RU 2328013 C1 RU2328013 C1 RU 2328013C1 RU 2006136444/28 A RU2006136444/28 A RU 2006136444/28A RU 2006136444 A RU2006136444 A RU 2006136444A RU 2328013 C1 RU2328013 C1 RU 2328013C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gate
channel
magnetic field
field
gate insulator
Prior art date
Application number
RU2006136444/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Львович Бараночников (RU)
Михаил Львович Бараночников
Виктор Наумович Мордкович (RU)
Виктор Наумович Мордкович
Алексей Владимирович Леонов (RU)
Алексей Владимирович Леонов
Дмитрий Михайлович Пажин (RU)
Дмитрий Михайлович Пажин
Original Assignee
Виктор Наумович Мордкович
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 Виктор Наумович Мордкович filed Critical Виктор Наумович Мордкович
Priority to RU2006136444/28A priority Critical patent/RU2328013C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2328013C1 publication Critical patent/RU2328013C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention concerns primary field adapters and can be applied in sensor devices for car electronics, automatics and robotics, instrumentation, orientation and navigation systems, safety systems, and environment monitoring. This task is accomplished by magnetic sensor construction on the basis of semiconductor (e.g. Si), consisting of source, channel and two drain areas, and gate insulator on the semiconductor surface under the channel, and gate on the surface of gate insulator. The novelty of the device lies in the use of one additional gate, so that both gates are lodged on gate insulator in line.
EFFECT: higher sensitivity of magnetic field sensors based on double-drain field-effect transistor.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области первичных преобразователей магнитного поля и может быть использовано в сенсорной аппаратуре, используемой в автоэлектронике, автоматике и робототехнике, измерительной техники, системах навигации и ориентации, безопасности, экологического мониторинга.The invention relates to the field of primary magnetic field converters and can be used in sensor equipment used in auto electronics, automation and robotics, measurement technology, navigation and orientation systems, safety, environmental monitoring.

Известен двухзатворный полевой транзистор на основе полупроводника (например, Si), содержащий области стока, канала, истока, подзатворный диэлектрик на поверхности канала и два не соприкасающихся затвора, расположенных друг за другом на подзатворном диэлектрике (J.P.Colinge Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI, Kluwer Acad. Publ., 1997, p.200).A semiconductor-based two-gate field-effect transistor (for example, Si) is known, containing a drain, channel, source, gate gate dielectric region on the channel surface and two non-contacting gates located one after another on a gate dielectric (JPColinge Silicon-On-Insulator Technology: Materials to VLSI, Kluwer Acad. Publ., 1997, p.200).

Однако такой транзистор не обладает чувствительностью к магнитному полю, что не позволяет использовать его в качестве датчика магнитного поля.However, such a transistor is not sensitive to the magnetic field, which does not allow using it as a magnetic field sensor.

Известен датчик магнитного поля типа полевого датчика Холла, содержащий области истока, канала, стока, сформированные в слое кремния структуры «кремний на изоляторе», подзатворный диэлектрик на поверхности канала, затвор на поверхности подзатворного диэлектрика, скрытый в кремниевой подложке диэлектрический слой, расположенный под каналом, причем подложка выполняет роль второго затвора (Мордкович В.Н. и др. Полевой датчик Холла - новый тип преобразователя магнитного поля. Датчики и системы, 2003, №7, с.33-37).A known magnetic field sensor such as a field Hall sensor, containing the source region, channel, drain formed in the silicon layer of the silicon on the insulator, a gate insulator on the channel surface, a gate on the surface of the gate dielectric, a dielectric layer hidden under the channel, located under the channel moreover, the substrate acts as a second shutter (Mordkovich VN et al. Field Hall sensor - a new type of magnetic field transducer. Sensors and systems, 2003, No. 7, p. 33-37).

Такой датчик обладает чувствительностью к слабым магнитным полям, но его недостатком является высокая стоимость, обусловленная высокой стоимостью структур «кремний на изоляторе».Such a sensor is sensitive to weak magnetic fields, but its disadvantage is the high cost due to the high cost of the silicon on insulator structures.

Известен принятый за прототип датчик магнитного поля на основе двухстокового полевого транзистора (R.S.Popovic Hall Effect Devices IoP, Publishing Ltd, 2004., p.357), сформированный на основе полупроводника (например, Si) и содержащий области истока, канала, двух стоков, подзатворный диэлектрик на поверхности полупроводника над каналом и затвор, расположенный на поверхности подзатворного диэлектрика.Known adopted for the prototype magnetic field sensor based on a two-line field-effect transistor (RSPopovic Hall Effect Devices IoP, Publishing Ltd, 2004., p.357), formed on the basis of a semiconductor (for example, Si) and containing the source region, channel, two sinks, a gate insulator on the surface of the semiconductor above the channel; and a gate located on the surface of the gate insulator.

Однако такой датчик магнитного поля не обладает достаточной чувствительностью к слабым магнитным полям.However, such a magnetic field sensor does not have sufficient sensitivity to weak magnetic fields.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания дешевых высокочувствительных датчиков магнитного поля.The present invention solves the problem of creating cheap highly sensitive magnetic field sensors.

Техническим результатом, полученным при решении этой задачи, является повышение чувствительности датчиков магнитного поля на основе двухстокового полевого транзистора.The technical result obtained in solving this problem is to increase the sensitivity of magnetic field sensors based on a two-line field-effect transistor.

Поставленная задача достигается в конструкции магнитного датчика, сформированного на основе полупроводника (например, Si) и содержащего области истока, канала, двух стоков, подзатворный диэлектрик на поверхности полупроводника над каналом и затвор, расположенный на поверхности подзатворного диэлектрика, новизна которой заключается в том, что датчик дополнительно содержит еще один затвор, причем оба затвора расположены на подзатворном диэлектрике друг за другом.The problem is achieved in the design of a magnetic sensor formed on the basis of a semiconductor (for example, Si) and containing a source region, a channel, two sinks, a gate insulator on the surface of the semiconductor above the channel and a gate located on the surface of the gate dielectric, the novelty of which is that the sensor further comprises another gate, both gate being located one after the other on the gate insulator.

Предлагаемая конструкция позволяет увеличить чувствительность к магнитному полю при существенно меньшей стоимости.The proposed design allows to increase the sensitivity to the magnetic field at a significantly lower cost.

Изобретение поясняется далее более подробно с ссылками на прилагаемые чертежи.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

На фиг.1 дано поперечное сечение предлагаемого магнитного датчика. На фиг.2 - вид сверху.Figure 1 shows a cross section of the proposed magnetic sensor. Figure 2 is a top view.

Магнитный датчик изготовлен на основе полупроводника 1 (например, Si) и содержит области истока 2, канала 3, стока 4, подзатворный диэлектрик 5 на поверхности канала 3 и два затвора 6 и 7, расположенных друг за другом на поверхности подзатворного диэлектрика 5 над каналом 3 (фиг.1). При этом область стока 4 состоит из двух частей равного размера (фиг.2).The magnetic sensor is made on the basis of semiconductor 1 (for example, Si) and contains the source region 2, channel 3, drain 4, gate insulator 5 on the surface of channel 3 and two gates 6 and 7 located one after the other on the surface of the gate dielectric 5 above channel 3 (figure 1). While the drain region 4 consists of two parts of equal size (figure 2).

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

В отсутствие магнитного поля значения выходных токов каждой из областей стоков 4 равны друг другу. При воздействии магнитного поля, вследствие эффекта Холла, упомянутые токи не равны друг другу, причем их разность пропорциональна индукции магнитного поля. Измерения слабых магнитных полей возможно при модуляции тока канала 3 с помощью подачи переменного напряжения на оба затвора 6 и 7. Наибольший эффект достигается в случае, когда частота модуляции тока канала 3 одним из затворов 6 или 7 отлична от частоты модуляции другим затвором.In the absence of a magnetic field, the values of the output currents of each of the areas of sinks 4 are equal to each other. When exposed to a magnetic field, due to the Hall effect, these currents are not equal to each other, and their difference is proportional to the magnetic field induction. Weak magnetic fields can be measured by modulating the current of channel 3 by applying an alternating voltage to both gates 6 and 7. The greatest effect is achieved when the frequency of modulating the current of channel 3 by one of the gates 6 or 7 is different from the modulation frequency by the other gate.

Нижеприведенная таблица подтверждает преимущества, но не ограничивает использование предлагаемой конструкции магнитного датчика.The table below confirms the benefits, but does not limit the use of the proposed design of the magnetic sensor.

Таблица Table Включение затворовShutter On Напряжение на затворахGate voltage Порог чувствительности (отн.ед.)Sensitivity Threshold (rel. Units) Затворы соединены друг с другомShutters connected to each other ПостоянноеConstant 1one Затворы включены автономноShutters are included independently Переменное, одинаковой частотыVariable, equal frequency 2...5*2 ... 5 * Затворы включены автономноShutters are included independently Переменное, разной частотыVariable, different frequencies 10...30*10 ... 30 * *в зависимости от значений частоты, напряжения питания и напряжения на затворах* depending on frequency values, supply voltage and gate voltage

Как видно из таблицы, использование предлагаемого датчика позволяет увеличить чувствительность к магнитному полю при существенно меньшей стоимости его изготовления.As can be seen from the table, the use of the proposed sensor can increase the sensitivity to the magnetic field at a significantly lower cost of its manufacture.

Claims (1)

Магнитный датчик, сформированный на основе полупроводника (например, кремния) и содержащий области истока, канала, двух стоков, подзатворный диэлектрик на поверхности полупроводника над каналом и затвор, расположенный на поверхности подзатворного диэлектрика, отличающийся тем, что он дополнительно содержит еще один затвор, причем оба затвора расположены на поверхности подзатворного диэлектрика друг за другом.A magnetic sensor formed on the basis of a semiconductor (for example, silicon) and containing a source region, a channel, two drains, a gate insulator on the surface of the semiconductor above the channel and a gate located on the surface of the gate dielectric, characterized in that it further comprises another gate, both gates are located on the surface of the gate dielectric one after another.
RU2006136444/28A 2006-10-17 2006-10-17 Magnetic field sensor RU2328013C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006136444/28A RU2328013C1 (en) 2006-10-17 2006-10-17 Magnetic field sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006136444/28A RU2328013C1 (en) 2006-10-17 2006-10-17 Magnetic field sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2328013C1 true RU2328013C1 (en) 2008-06-27

Family

ID=39680202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006136444/28A RU2328013C1 (en) 2006-10-17 2006-10-17 Magnetic field sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2328013C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1532884A1 (en) * 1987-07-23 1989-12-30 Предприятие П/Я В-8855 Converter of small variations of active conductivity of primary capacitance transducer
RU2175795C1 (en) * 2000-12-25 2001-11-10 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Insulated-gate field-effect transistor
WO2006074989A2 (en) * 2005-01-11 2006-07-20 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Hall sensor and method of operating a hall sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1532884A1 (en) * 1987-07-23 1989-12-30 Предприятие П/Я В-8855 Converter of small variations of active conductivity of primary capacitance transducer
RU2175795C1 (en) * 2000-12-25 2001-11-10 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Insulated-gate field-effect transistor
WO2006074989A2 (en) * 2005-01-11 2006-07-20 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Hall sensor and method of operating a hall sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МОРДКОВИЧ В.Н. И ДР. ПОЛЕВОЙ. ДАТЧИК ХОЛЛА - НОВЫЙ ТИП ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ. ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ, 2003, №7, с.33-37. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3602611B2 (en) Horizontal Hall element
US8839677B2 (en) Stress sensing devices and methods
TW200710409A (en) Method and structures for measuring gate tunneling leakage parameters of field effect transistors
US8309951B2 (en) Test structure for determining gate-to-body tunneling current in a floating body FET
US9646554B2 (en) Level shift circuit, gate driving circuit and display apparatus
CN102608547B (en) Field-effect magnetic sensor
CN103081110A (en) Multi-sensor integrated circuit device
RU2328013C1 (en) Magnetic field sensor
CN104269425B (en) magnetic field sensor
Narang et al. Investigation of dielectric-modulated double-gate junctionless MOSFET for detection of biomolecules
Cortes-Ordonez et al. Analysis and compact modeling of gate capacitance in organic thin-film transistors
KR101901036B1 (en) Load sensor using vertical transistor
CA2194956C (en) Capacitive measuring device with mosfet
WO2016042707A1 (en) Load sensor
US8445961B2 (en) Measuring floating body voltage in silicon-on-insulator (SOI) metal-oxide-semiconductor-field-effect-transistor (MOSFET)
US10529631B1 (en) Test structures and method for electrical measurement of FinFET fin height
CN108807551B (en) Thin film transistor, detection device and method for detecting pressure or illumination
KR940004807A (en) Semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof
KR101616490B1 (en) Semiconductor device
WO2015038131A3 (en) Variable ice and methods for measuring sample properties with the same
ATE523904T1 (en) MAGNETIC RESISTANCE DEVICE
KR102014313B1 (en) Ambipolar transistor and electronic sensor of high sensitivity using thereof
Gridchin et al. A three-terminal silicon piezotransducer: General consideration and estimation of sensitivity
RU2279632C2 (en) Displacement converter
Baranochnikov et al. Specificity of Magnetic Measurements using the Controllable Hall Element as a Primary Magnetic Field Converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081018

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110420

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131018