202679. lajstromszámú szabadalom • Berendezés integrált áramkörbe integrálható Hall-elemmel
1 HU 202679 B 2 Az összes bemutatott változatban az Si, S2 szenzoros csatlakozóelemek közül az egyik, például az Sí testelve van, míg a másik, például az S2 a Hali-elem kimeneti csatlakozóját alkotja. A rajzon azt a változatot fogadtuk el, hogy az Sí szenzoros csatlakozóelem képezi a Hali-elem kimenetét, míg az S2 szenzoros csatlakozóelem testelve van. A Hali-elem Ci, C2, illetve C’2 és C”2 ármavezető csatlakozóelemei, valamint az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemek egy-egy 2, 3, 4, 5, illetve 6 csatlakozóelemre vannak vezetve. Az 1-4. ábrán láthatóan az 1 Hali-elem felületén az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemekhez tartozó 5 és 6 csatlakozóelemek, valamint az áramvezető csatlakozóelemek közül egyhez, például a Ci áramvezető csatlakozóelemhez tartozó 2 csatlakozóelem vannak elrendezve, míg a második, a C2 áramvezető csatlakozóelemhez tartozó 3 csatlakozóelem az alsó felületen, a 2 csatlakozóelemmel átlósan átellenben az 1 Hall- elem belsejében van elrendezve, A 2, 5 és 6 csatlakozóelemek az 1 Hali-elem felületén azonos alakú és nagyságú területet foglalnak el, lekerekített sarkú téglalapként egymás mellett, egy egyenes mentén vannak kialakítva; a 2 csatlakozóelem van középen és hozzá viszonyítva szimmetrikusan helyezkedik el az 5 és 6 csatlakozóelem. Az 1 Hali-elem felületén elrendezett 2, 5 és 6 csatlakozóelemek alatt van az 1 Hali-elem részét képező 7 aktív zóna. A 8-11. és 14-16. ábrákon bemutatott 1 Hali-elemek esetén a 2, 3, 4, 5 és 6 csatlakozóelemek a felületen vannak elrendezve. Ezek azonos nagyságúak és területuek, például lekerekített sarkú téglalap alakú területeket foglalnak el a felületen. Egymás mellett egymással párhuzamosan, lényegében azonos egyenes mentén vannak elrendezve, középen a 2 csatlakozóelemmel, erre szimmetrikusan és lényegében ugyanazon egyenesen egyrészt az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemekhez tartozó 5 és 6, másrészt a C\ és C”2 áramvezető csatlakozóelemekhez tartozó 3 és 4 csatlakozóelemek helyezkednek el. Az 5 és 6 csatlakozóelemek, illetve a 3 és 4 csatlakozóelemek között ennek megfelelően mindig központi helyen van a 2 csatlakozóelem, amelytől a 3 és 4 csatlakozóelemeket az 5 és 6 csatlakozóelemek választják el. A 2, 3, 4, 5 és 6 csatlakozóelemeket hordozó felület alatt az 1 Hali-elem 7 aktív zónával van kiképezve. Más szavakkal a találmány szerinti integrálható 1 Hali-elem két Si, S2 szenzoros csatlakozóelemmel és legalább két Ci, C2 áramvezető csatlakozóelemmel (5, 6 és 2, 3 csatlakozóelemek) van kialakítva, amelyek többsége, tehát három vagy mind a négy az 1 Hali-elem felületén van elrendezve. Az 1 Hali-elem 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemei és 7 aktív zónái ugyanolyan vezetési típusú anyagból állnak, mint az 1 Hali-elem alapanyaga. A 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek idegen atomokkal erősen dópoltak. Mivel az 1 Hali-elemet N vezetési típusú anyagból készült változatban mutatjuk be, a rajz szerinti esetben a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemek N* típusú, míg a 7 aktív zóna N vezetési típusú, illetve N' típusú anyagból van kiképezve. Az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját oldalról 8 gyűrű fogja közre, amelyben mindenkor R gyűrűcsatlakozó van kialakítva. A 8 gyűrű az 1 Hali-elemen belül nem mindig kör alakú, sok esetben célszerű a négyszögletes kialakítás. Arra sincs szükség, hogy anyaga átérjen a Hali-elem teljes keresztmetszetén, folyámatosságát akár több helyen is meg lehet szakítani. A 8 gyűrűt 9 fedőlemez és 10 alaplemez mindenkor úgy egészíti ki, hogy 11 bővített gyűrű jön létre a 8 gyűrűből és az azt közrefogó 9 fedőlemezből, illetve 10 alaplemezből. A 11 bővített gyűrű az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját minden irányból lehetőség szerint teljes mértékben körbefogja. Az 1 Hali-elem 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemei a 9 fedőlemezen vagy a 10 alaplemezen áthatolóan vannak kialakítva és elektromos kapcsolatban vannak az 1 Hali-elem 7 aktív zónájával. A 8 gyűrű, 9 fedőlemez és a 10 alaplemez anyagával szemben az egyetlen megkötés az, hogy azonos vezetési típusúak legyenek. Ezen belül anyaguk lehet különböző vagy azonos. Lényeges az is, hogy a 8 gyűrű, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez kötött eletromos kapcsolatnak kell fenállnia és anyagukban a 7 aktív zónával ellentétes vezetési típust kell mutatniuk, ahogy a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemekkel is ellentétes vezetési típusú anyagból kell, hogy készüljenek. Ennek megfelelően az elfogadott példa szerint P vezetési típusú anyagból vannak kialakítva. Az 1. ábra felülnézetben, 2. ábra 2-2 függőleges metszetben olyan stabil 1 Hali-elemet mutat be, amelyet félvezető anyagban elrejtetten hozunk létre. Ezt a kiviteli alakot a 8. és 9. ábra módosított formában, felülnézetben és függőleges 9-9 keresztmetszetben mutatja. Mindkét változatra a févezető anyag belsejében történő kialakítás jellemző. A két változatot azonban megkülönbözteti, hogy az 1. és 2. ábra szerint Ci és C2, a 8. és 9. ábra szerint Ci, C’2 és C”2 áramvezető csatlakozóelemek vannak az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemek mellett. A Ci áramvezető csatlakozóelemhez a 2, a C2, C’2 áramvezető csatlakozóelemhez a 3, a C”2 áramvezető csatlakozóelemhez a 4, míg az Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemhez az 5 és 6 csatlakozóelem tartozik. Az 1 Hali-elem négy vagy öt csatlakozóelemes kivitelétől függetlenül a 8 gyűrűből, a 9 fedőlemezből, valamint a 10 alaplemezből álló 11 bővített gyűrű az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját ideális esetben minden irányból teljes mértékben lefedi, vagyis egyrészt oldalfelületeit körbefogja, másrészt felső és alsó síkját borítja. Mindkét változatnál a 11 bővített gyűrű egyetlen anyagból van kialakítva, vagyis a 8 gyűrű, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez ugyanolyan adott esetben P vezetési típusú anyagból van kialakítva. A 3. és 4. ábra az 1. és 2. ábrán bemutatott 1 Hali-elem a gyakorlatban megvalósított egy kiviteli alakjának felülnézetét és 4-4 függőleges keresztmetszetét mutatja. Ez az 1 Hali-elem 12 szubsztrátumból van előállítva, amelynek alapanyaga például N' vezetési típusú. A 12 szubsztrátum all bővített gyűrűn kívül felületén 13 csatlakozóelemmel van ellátva, amely a 12 szubsztrátummal azonos, az adott esetben N vezetési típusú anyagból áll, de idegen atomokkal erősen dópolt. Természetesen ez az anyag a 7 aktív zóna alapanyagával is azonos. A 13 csatlakozóelem SUB szubsztrátumcsatlakozással van kialakítva. Az ezeken az ábrákon bemutatott 1 Hali-elem felépítése hasonlít az 1. és 2. ábrán bemutatót 1 Hali-elem szerkezetéhez, a különbség az, hogy a 8 gyűrű PVi 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
