202679. lajstromszámú szabadalom • Berendezés integrált áramkörbe integrálható Hall-elemmel
1 HU 202679 B 2 22b, 22j és 22k légjáratok az 1 Hali-elem előállításához szolgáló 12 szubsztrátum teljes vastagságán átmenőén, a felső felülettől az alsó felületig áthaladóan vannak kialakítva. A 8a, 8b, 8j és 8k felüli rétegek, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez egymással elektromos kapcsolatban vannak, együttesen olyan átmenő felületet alkotnak, amely az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját lehetőség szerint minden irányból teljes mértékben körbefogja. A 8a, 8b, 8j és 8k felületi rétegek, a 9 fedőlemez és a 10 alaplemez ugyanolyan, az adott esetben P vezetési típusú anyagból vannak kialakítva és anyagtípusuk mindig ellenkező az 1 Hali-elem 7 aktív zónájának anyagával, amely az adott esetben N vezetési típusú anyagból van kialakítva. A 22j és 22k légjáratok 8j és 8k felületi rétegeikkel együtt a 16. ábrán látható. Amikor a 22a, 22b, 22j és 22k légjáratok legalább részben nagyon hosszú átmenő nyílásokként vannak kialakítva, fenáll annak a veszélye, hogy külső mechnanikai nyomás hatására az 1 Hali-elem meghajlik vagy esetleg eltörik. Ennek elkerülése céljából a légjáratok közül legalábbis a hosszúakat közbenső átvezetésekkel kisebb légjáratokra kell felbontani. Ezek pl. párhuzamos vezetésiek lehetnek. A 16. ábra esetében feltételezzük, hogy a két átlósan átellenben fekvő légjárat, amelyek hossztengelye a 2, 3, 4, 5, 6 csatlakozóelemeket összekötő vonallal párhuzamos, viszonylag nagy hosszúságúak és ezért szükség van közbenső átvezetésekre. Ezek az említett összekötő vonalra merőlegesen futnak és biztosítják, hogy a légjáratok négy közelítőleg azonos nagyságú 22a, 22c, 22e és 22g, illetve 22b, 22d, 22f és 22h légjáratokra legyenek felosztva. A 12 szubsztrátumban a 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g és 22h légjáratok belős felületeit 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g és 8h felületi rétegek teljes mértékben lefedik. A 16. és 15. ábra, mint említettük a 8. és 9. ábrán bemutatott 1 Hali-elem egy harmadik, gyakorlatban is megvalósított kiviteli alakjának vízszintes 15-15 és függőleges 16-16 keresztmetszetét mutatja. Ez a megvalósítás az előzőekben ismertetett változat javított kivitele. A 16. ábra az 1 Hali-elemnek a 9 fedőlemez alatt közvetlenül kijelölt sík keresztmetszetét mutatja (a sík helyzetét a 15. ábra szemlélteti). Amikor a közbenső átvezetések mindegyike legfeljebb kétszer olyan széles, mint a felületi rétegek vastagsága, akkor a közbenső átvezetések kizárólag két egymással szomszédos légjárat egy-egy felületi rétegéből tevődnek össze és egyidejűleg egy légjárat 8a, 8c, 8e, 8g, illetve 8b, 8d, 8f, 8h felületi rétegei egymással elektromos kapcsolatban vannak. A 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f, 8g és 8h felületi rétegek, a 9 fedőlemez, a 10 alaplemez és amennyiben 22j és 22k légjárat van az 1 Hali-elemet hordozó 12 szubsztrátum homlokoldalán, az azok belső felületén kialakított 8j és 8k felületi réteg egymással elektromos kapcsolatban van. Ezek együttesen olyan átmenő felületet alkotnak, amely az 1 Hali-elem 7 aktív zónáját lehetőség szerint legalább felülről, alulról és két oldalról a lehető legteljesebben lefedi. Ezek az elemek mind azonos, az adott esetben P vezetési típusú anyagból állnak, vagyis az 1 Hali-elem 7 aktív zónájával - amely N' vezetési típusú anyagból van kialakítva - ellentétes vezetési típusú terület képviselnek. A 8-11. és 14-16. ábrán bemutatott 1 Hall-elemeket Ci, C'i és C”2 áramvezető csatlakozóelemeikkel, valamint Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemeikkel a 17. ábra szerint kell őt külső csatlakozásra vezetni. Mérendő Hn mágneses tér az 1 Hali-elemet tartalmazó integrált áramkör felületével párhuzamosan hat. Megfelelő tápfeszültség Vdd pólusa 23 áramgenerátoron keresztül a Ci ármavezető csatlakozóelemre, az 1 Hali-elem központi áramcsatlakozójára van vezetve. A tápfeszültség másik, Vss pólusa Rí, illetve R2 ellenálláson keresztül rendre a C'2 és C’2 áramvezető csatlakozóelemre van kapcsolva. A 23 áramgenerátor az 1 Hali-elem részére i erősségű tápáramot szolgáltat, amely az 1 Hali-elem belsejében feleződik és így i/2 erősségű áram hagyja el az 1 Hali-elemet az Rí és R2 elenállásokon keresztül. A 18. ábrán bemutatott berendezés az 1 Hall-elemen kívül a 17. ábra szerinti feladatot ellátó 23 áramgenerátort valamint szabályozókapcsolást tartalmaz. A 18. ábra szerinti elrendezésben az 1 Hali-elem az 1-5. ábrák bármelyike szerinti félvezető eszköz, amely a R gyűrűcsatlakozón kívül Ci és C2 áramvezető valamint St és S2 szenzoros csatlakozóelemmel van ellátva. Ebben az esetben, amikor csak négy csatlakozóelem van, a Ci és C2 áramvezető csatlakozóelem kacsolódik a 23 áramgenerátor egy-egy sarkára. A 18. ábra szerinti berendezésben természetesen a 8-11. és 14—16. ábrák bármelyike szerinti Hali-elem is felhasználható, ahol mint említettük a R gyűrűcsatlakozáson kívül Ci, C’2, C’*2 áramvezető és Si, S2 szenzoros csatlakozóelemek vannak, de ebben az esetben a 17. ábra szerinti elrendezésben kell az 1 Hali-elemet beépíteni. Mindkét esetben az Si, S2 szenzoros csatlakozóelemek egyike, pl. az S2 szenzoros csatlakozóelem testelve van, míg a másik az I Hali-elem kimenetét alkotja. Minden előzőekben leírt 1 Hali-elemek esetén a II bővített gyűrű és a 7 aktív zóna között kialakuló P/N átmenet az 1 Hali-elemben záróréteget alkot, amely a 7 aktív zónát a lehető legteljesebb mértékben körülveszi, és mélysége az R gyűrűcsatlakozóra adott elektromos feszültség segítségével szabályozható. Ez a záróréteg a 7 aktív zónát olyan hatásosan és hatékonyan szigeteli, hogy nincs szükség külön szilíciumoxid-szigetelőréteg létrehozására. Mivel a szilíciumoxidból készült szigetelőréteg a töltéshordozók változó mennyiségét tartalmazza, ami a Hali-elem hosszú idejű stabilitását lerontja, ezért ezzel a hatással a találmány szerinti megoldás esetében nem kell számolni. Az említett zárőréteg védőhatása annál erősebb, minél teljesebben képes a 7 aktív zóna az 1 Hali-elemet a tér minden irányából körbefogni, de függ a réteg mélységétől is. Ennek a mélységnek a különböző zavaró körülmények hatása közben is, például változó hőmérsékletek mellett, mindig konstansnak kell lennie. Ennek biztosítására a 18. ábrán bemutatott módon a Hali-elemet szabályozókapcsolással látjuk el, amely a 7 aktív zóna és a 11 bővített gyűrű között az 1 Hali-elemben kialakuló záróréteg mélységét állandó szinten tartja. A 18. ábra szerint az 1 Hali-elem Sí szenzoros csatlakozóeleme a szabályozó kapcsoláson keresztül az ugyancsak az 1 Hali-elemhez tartozó R gyűrűcsatlakozóval van csatolva. A szabályozókapcsolásban 24 jelvevő átalakítóelem a bemeneti tag, amelyen 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7
