202679. lajstromszámú szabadalom • Berendezés integrált áramkörbe integrálható Hall-elemmel
1 HU 202679 B 2 anyagból van kialakítva, vagyis olyan P vezetési típusú anyagból áll, amely alumíniummal mint idegen atomokkal erősen dópolva van. A 8 gyűrű, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez itt is olyan szerkezeti kialakítású, hogy a 7 aktív zónát teljes mértékben körülveszi. Ebben csak a 2, 3, 5 és 6 csatlakozóelemek jelentenek folyamatossági hiányt. A 8 gyűrű a 12 szubsztrátumon a felülettől az alapszintig áthaladóan van kiképezve, és például az ún. termomigrációs eljárással állítható elő. Ezt az eljárást egyebek között a Journal of Applied Physics című folyóirat 48. kötetének 9. számában (1977. szeptember) a 3943...3949. oldalon T.R. Anthony és H.E. Cline ismerteti „Lamellar devices processed by thermomigration" című cikkében. Az 5. ábra a 3. ábrán bemutatott 1 Hali-elem 4. ábra szerinti keresztmetszetében kijelölt 5-5 keresztmetszetét mutatja. Ez az 1. és 2. ábrán látható 1 Hali-elem egy további előnyös kiviteli alakját jellemzi. Ez az első kiviteli változat javított módosulata, amelynek előállításában a termomigrációs eljárás fontos szerepet játszik. Az 5. ábra az 1 Hali-elem felszínével párhuzamos sík mentén vett keresztmetszetet mutat, mégpedig közvetlenül a 9 fedőlemez alatt. Az 5. ábrán bemutatott 1 Hali-elem a 3. ábrán látható 1 Hali-elemhez hasonlóan van kiképezve, de azzal a különbséggel, hogy a 2, 3, 5, 6 csatlakozóelemek mellett további 2’, 3’, 5’, 6’, illetve 2”, 3”, 5”, 6” csatlakozóelemeket tartalmaz. Az 5. ábra szerinti kialakítás a csatlakozóelemeknek három ilyen sorozatát mutatja, de számukat ez a kialakítás nem korlátozza. Az 5. ábra szerinti kialakításban a 3, 3’, 3” csatlakozóelemek nem láthatók, mivel azok a 2, 2’, 2”, 5, 5’, 5”, 6, 6’, 6” csatlakozóelemek szintje alatt vannak elrendezve. A 2, 2’, 2”, 3, 3’, 3”, 5, 5’, 5”, 6, 6’, 6” csatlakozóelemek mind azonos vagy legalábbis közelítőleg azonos nagyságúak, alakjuk is azonos. Célszerűnek bizonyult a lekerekített sarkú négyszögletes kivitel. Anyaguk azonos vezetés típusú, idegen atomokkal erősen dópolt, tehát a bemutatott kiviteli példa szerint N+ típusú anyagból állnak. A 2, 2’, 2”, illetve 3, 3’, 3”, illetve 5, 5’, 5”, illetve 6, 6’, 6” csatlakozóelemeket kívülről egy-egy elektromos vezetékre fűzzük fel és a megfelelő Ci, C2 áramvezető csatlakozóelemre, illetve Si, S2 szenzoros csatlakozóelemre csatlakoztatjuk. A gyűrű közbenső átvezetésekkel van kialakítva, amellyel egymás mellett fekvő gyűrűszakaszokra osztható, és egy-egy 14, 15 közbenső átvezetés mindenkor két gyűrűszakasz határvonalát jelenti. Az 5. ábra szerint az 1 Hall- elem kettő közbenső átvezetést tartalmaz, ahol a 14 közbenső átvezetés I és II gyűrűszakaszt, a 15 közbenső átvezetés II és III gyűrűszakaszt határoz meg, illetve választ el egymástól. Ha a 8 gyűrű és az I, II, ül gyűrűszakaszok négyszögletesek (mint ez az 5. ábrán látható) a 2, 2’, 2”, illetve 3, 3’, 3”, illetve 5, 5’, 5”, illetve 6, 6’, 6” csatlakozóelemek azonos vagy közelítőleg azonos vonal mentén helyezkednek el, a metszet szerint egymás fölötti elrendezésben, vagyis a középpontjaikat összekötő vonal egyenes vagy közelítőleg egyenes, és ezek az összekötő vonalak egymással párhuzamosak. A 14 és 15 közbenső átvezetések ebben az esetben az összekötő vonalakra merőlegesek és az I, II, és III gyűrűszakaszok egymáshoz viszonyítva eltolás nélkül, a keresztmetszet szerint egymás felett vannak kialakítva, ahol az I, II és III gyűrűszakaszok az említett összekötő vonalakra merőlegesen azonos szélességűek. így két közbenső átvezetés alkalmazása mellett négyszögletes képződmény jön létre. A 8 gyűrűt az I, II és Hl gyűrűszakaszokra úgy osztjuk fel, hogy az I, II és ín gyűrűszakaszhoz 7’, a II gyűrűszakaszhoz 7, illetve a III gyűrű szakaszhoz 7” aktív zóna tartozik. Ezekhez rendre 2’, 3’, 5’, 6’, illetve 2, 3, 5, 6, illetve 2”, 3”, 5”, 6” csatlakozóelemek tartoznak a megfelelő áramvezető és szenzoros csatlakozóelemekhez vezetve. Mint az 5. ábrából kitűnik, a csatlakozóelemek közelében a P és N vezetési típusú anyagból készült rétegek egymást úgy váltogatják, hogy lényegében ezen a helyen szendvicsszerkezetű 1 Hali-elem jön létre. A 7, 7’, 7” aktív zónák az 1 Hali-elem belső területén egymással kapcsolatban vannak. A szendvicsszerkezetnek az az előnye, hogy a 7 aktív zóna a R gyűrűcsatlakozón jelen levő eletromos feszültségtől függően vastagságában m-szer nagyobb érzékenységű, mint a közbenső átvezetések nélküli 1 Hali-elem, ahol m a gyűrűszakaszok számát jelenti. A 6. és 7. ábrán felülnézetben, illetve 7-7 függőleges keresztmetszetben 16 és 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztor látható, amelynek mindkét itt bemutatott változata a termomigrációs eljárással készült. A 6. és 7. ábrán látható 16 záróréteges térvezérlésű tranzisztor abban különbözik a 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztortól, hogy 9 fedőlemezében 18 forráscsatlakozó és 10 alaplemezében 19 nyelőcsatlakozó van, míg az utóbbiban mind a 18 forráscsatlakozó, mind a 19 nyelőcsatlakozó a 9 fedőlemezben van kialakítva. A 16 záróréteges térvezérlésű tranzisztor felépítése a 3. és 4. ábrán bemutatott 1 Hali-eleméhez hasonló, amelyben azonban az 5 és 6 csatlakozóelemre nincs szükség, míg a 2 és 3 csatlakozóelemek helyét a 18 forráscsatlakozó és a 19 nyelőcsatlakozó veszi át. A 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztor ezzel szemben a 3. és 4. ábrán látható 1 Hali-elemhez abban hasonlít, hogy az 5 és 6 csatlakozóelemeket váltja fel a 18 forráscsatlakozó és a 19 nyelőcsatlakozó - a 2 és 3 csatlakozóelemek itt is hiányoznak. A 16 és 17 záróréteges térvezérlésű tranzisztorok G gyűrűcsatlakozóval vannak ellátva, amely egyúttal ezeknek a félvezető elemeknek a kapucsatlakozója. A 3. és 4. ábrákon bemutatott Hali-elemet a 6. és 7. ábrán látható záróréteges térvezérlésű tranzisztorral összehasonlítva megállapítható, hogy a két févezető eszköz felépítése nagy mértékben hasonlít, vagyis mindkét févezető eszközt amelyek mindegyike egy-egy kibővített gyűrűt tartalmaz, azonos integrált áramkörbe a termomigrációs eljárás segítségével be lehet építeni és így a 18. ábrán látható kapcsolás létrehozható. A 11 kibővített gyűrű mindkét esetben a 8 gyűrűből, 9 fedőlemezből és 10 alaplemezből van felépítve. A találmány szerinti 1 Hali-elem egy további megvalósítási lehetőségét mutatja felülnézetben a 8., 9-9 függőleges keresztmetszetben a 9. ábra. Ezt az elvi lehetőséget egy gyakorlati kiviteli alakban a 10. és 11. ábra mutatja, be ahol a 10. ábra a javasolt 1 Hali-elem felülnézete, míg a 11. ábra a 10. ábra szerinti Hali-elem 11-11 függőleges keresztmetszete. Az 1 Hali-elem N' vezetési típusú anyagból kialakított 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
