202680. lajstromszámú szabadalom • Berendezés integrált áramkörbe integrálható Hall-elemmel
1 HU 202680 B 2 szerint kell külső áramkörbe beiktatni. A mérendő Hn mágneses tér a javasolt 22 Hali-elemet tartalmazó integrált áramkör felületével párhuzamosan működik. Megfelelő csatlakozón keresztül VDd és Vss tápfeszültség-pólusok közül a Vdd tápfeszültség-pólust 21 áramgenerátoron keresztül 22 Hali-elem középponti részében elrendezett Ci áramvezető csatlakozóelemére vezetünk, míg a VSs tápfeszültség-pólust Rí, illetve R2 ellenálláson át a 22 Hali-elem C’2, illetve C”2 áramvezető csatlakozóelemeire juttatjuk. Ezt a 16. ábra mutatja. A 21 áramgenerátor által biztosított i tápáram a 22 Hali-elem belsejében feleződik és a 22 Hali-elemet az Ri, ileltve R2 ellenálások mindegyikén i/2 áram hagyja el. A 12. és 13. ábra felülnézetben és 13-13 függőleges keresztmetszetben BiMOS-technológiával előállított vízszintes Hali-elemet mutat be. Ezt az 1. és 2. ábrán bemutatott Hall- elemtől az különbözteti meg, hogy az 1, 2, 4 és 5 csatlakozóelemek egymást keresztező egyenes szakaszok végpontjain vannak elrendezve. További eltérést jelent, hogy a 8 gyűrűhöz 15 alapréteg illeszkedik, amelyet a 8 gyűrűvel azonos (az adott esetben N) vezetési típusú anyagból hozunk létre. A 15 alapréteg jelenléte miatt a 7 aktív zónát a 11 záróréteg nem csak oldalról és felülről fogja körbe, hanem alulról is. A 13. ábra szerinti kialakításban azt fogadtuk el, hogy a 15 alapréteg a Hali-elem egészének mechanikai hordozójaként szolgál. A 14. és 15. ábrán felülnézetben és függőleges 15-15 keresztmetszetben módosított BiMOS-technológia szerint készült vízszintes Hali-elem felépítése látható, amely az 1, 2, 4 és 5 csatlakozóelemek keresztszerű elrendezésétől eltekintve a 6. és 7. ábrán bemutatott függőleges Hali-elemhez hasonló. A vízszintes Hali-elemben azonban nincs 16 rejtett réteg. A 14. 15. ábrából kitűnik, hogy ha az abban bemutatott Hali-elem 4 és 5 csatlakozóelemét a hozzájuk tartózó Si, S2 szenzoros csatlakozóelemekkel együtt elhagyjuk, olyan térvezérléses tranzisztor keletkezik, amely a hozzátartozó Hali-elemmel azonos technológiával állítható elő. A térvezérléses tranzisztorok és így a 17. ábrán bemutatott 32 térvezérléses tranzisztor, valamint Hali-elemek azonos technológiával építhetők be egy integrált áramkörbe. A 17. ábrán bemutatott berendezés 22 Hali-elem és 21 áramgenerátor mellett szabályozó kapcsolást tartalmaz. A 17. ábra szerint lehetséges, hogy a Hali-elem a 12-15. ábrák bármelyikén bemutatott eszköz, amely a R gyűrucsatlakozón kívül csak négy csatlakozóelemet, mégpedig Ci és C2 áramvezető, valamint Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemet fogad be. Ebben az esetben a Ci és C2 áram vezető csatlakozóelemek a 21 áramgenerátor egy-egy sajkára vannak vezetve. Ha viszont a 17. ábra szerinti berendezésben alkalmazott Hali-elem felépítésében az 1-9. ábrák bármelyikét követi, akkor - mivel az R gyűrűcsatlakozó mellett összesen öt, tehát Ci, C’2, C”2 áramvezető és Sí, továbbá S2 szenzoros csatlakozóelem van - a Hali-elemet a 16. ábra szerint kell külső áramkörbe kapcsolni. Mindkét esetben a két Si, S2 szenzoros csatlakozóelem közül egy, például az S2 szenzoros csatlakozóelem testelve van, míg a másik, adott esetben az Sí szenzoros csatlakozóelem a 22 Hali-elem kimenetét képezi. A 10 kapuréteggel ellátott G kapucsatlakozás csak akkor szükséges, ha az 1. és 2., illetve a 12-15. ábra szerinti Hali-elemet alkalmazzuk. Ebben az esetben a G kapucsatlakozásra előre meghatározott feszültséget kell vezetni. Minden esetben, vagyis az 1-9. és a 12-15. ábrák szerinti Hali-elemnek alkalmazásakor az R gyűrűcsatlakozó a 22 Hali-elem M vezérlő bemenetét képezi. Ezekben a kiviteli formákban a 11 záróréteg, illetve a 12 fedőréteg és a 7 aktív zóna közötti határréteg a 7 aktív zóna és a 22 Hali-elem felülete között van elrendezve és mint már említettük, a 22 Hali-elem 7 aktív zónáját felülről a lehető legnagyobb mértékben fedi. A 11 záróréteg, vagy a 12 fedőréteg és a 7 aktív zóna közötti felületet képező határréteg a Hali-elemben a 7 aktív zónát szigeteli és védi, ezért nincs szükség olyan szilícium-dioxidból álló szigetelő rétegre, amely közvetlen, direkt kontaktusban van a Hali-elem 7 aktív zónájával. Ezért az ismert elrendezésekben felhasznált, szilícium-dioxidból álló szigetelőrétegben jelen levő töltéshordozók itt nem okoznak zavart, és a változó számuk miatt a 22 Hali-elem paramétereinak hosszú idejű stabilitását lerontó hatásuk nem jelentkezik. Az 1., 2., 12. és 13 ábrán látható 9 oxidréteg - ennek anyaga is szilícium-dioxid - alárendelt szerepet játszik és semmiféle közvetlen kapcsolatba a 22 Hali-elem 7 aktív zónájával nem kerül. Sőt, a 7 aktív zónától all záróréteg választja el. A 11 záróréteg vagy 12 fedőréteg és a 7 aktív zóna közötti határréteg védő hatása annál intenzívebb, minél hatásosabban veszi az a 7 aktív zónát körül az egyes irányokban, valamint mélységétől is függ, amelynek a lehetséges zavaró hatások, például a változó hőmérséklet ellenére mindig állandónak kell lennie. Ezt azzal tudjuk elérni, hogy a 22 Halielemet például a 17. ábra szerinti szabályozó kapcsolásba illesztjük, amely a 11 záróréteg, illetve a határréteg mélységét állandó szinten tartja. A 17. ábra szerint a 22 Hali-elem Sí szenzoros csatlakozóeleme a szabályozó kapcsoláson keresztül az ugyancsak a 22 Hali-elemhez tartozó M vezérlő bemenetével van csatolva. A szabályozókapcsolásban 24 jelvevő átalakítóelem a bemeneti tag, amelyen keresztül a 22 Hali-elem Sí szenzoros csatlakozóeleme 26 differenciaerősítő Ei első bemenetére van vezetve. A 26 differenciaerősítő E2 második bemenetére 25 referencia jeladó kapcsolódik, míg kimenete szükség szerint 27 invertáló erősítőn át a 22 Hali-elem M vezérlő bemenetére van vezetve. A 24 jelvevő átalakítóelem a legegyszerűbb esetben abszolútérték-képző elemként van kialakítva, például megvalósítható olyan egyenirányítóval, amelynek kimenete mindig a bemeneti feszültséggel abszolút értékben egyenlő feszültséget szolgáltat. A 17. ábra az abszolútérték-képző elem egy konkrét kialakítására is mutat lehetőséget. Ennek megfelelően a 24 jelvevő átalakítelem 28 vezérlő egységgel hajtott 29 átkapcsolót és 30 invertáló erősítőt tartalmaz. A 17. ábra szerint a 24 jelvevő átalakítóelem bemenetén szétkapcsolás céljára 31 feszültségkövető is beiktatható, de ennek, mint bemeneti egységnek a beépítése nem feltétlenül szükséges. A 24 jelvevő átalakítódéin bemenete a 29 átkapcsolón át, ez utóbbi helyzetétói függően a 30 invertáló erősítő bemenetére vagy kimenetére van vezetve. A 30 invertáló erősítő kimenete a 24 jelvevő átalakítóelem kimenetét képezi és ennek 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
