202680. lajstromszámú szabadalom • Berendezés integrált áramkörbe integrálható Hall-elemmel
1 HU 202680 B 2 de a záróréteg vastagsága másrészt azzal a feszültséggel arányos, amely az M vezérlő bemeneten uralkodik. Ezért a VH kimeneti feszültség nemlinearitását korrigálni kell, ha a 22 Hali-elem M vezérlő bemenetén a feszültséget szabályozástechnikai eszközökkel a kívánt irányba toljuk el. A 21. ábra nagyjából az 1. ábra, a 22. ábra nagyjából a 2. ábra szerinti Hali-elemet mutatja, de azzal a különbséggel, hogy az 1. és 2. ábrában szereplő elektromosan vezető 10 kapuréteget három egymás mellett párhuzamosan elrendezett, de egymástól elválasztott 10a, 10b és 10c kapuréteg váltja fel. A 10b kapuréteg van középen és ez teljes mértékben felülről lefedi a 7 aktív zónának azt a területét, amelyen az 1, 4 és 5 kapcsolóelemek vannak elrendezve. Ehhez G kapucsatlakozás tartozik. A 21 ábrán bal oldalinak feltüntetett 10a kapuréteg teljes mértékben felülről lefedi a 7 aktív zónának azt a részét, amelyben a 2 csatlakozóelem van elrendezve és hozzá OL kapucsatlakozás tartozik. A 21. ábrán jobb oldalon szereplő 10c kapuréteg felülről teljes mértékben lefedi a 7 aktív zónának azt a részét, amelyben a 3 csatlakozóelem van elrendezve és hozzá OR kapucsatlakozás tartozik. A 23. ábra lényegében a 3., a 24. ábra nagyjából a 4. ábrának felel meg, de a különbség az, hogy a szélen elrendezett 2 és 3 csatlakozóelemek téglatestként vannak kialakítva és központi tartományukban 2a, ileltve 3a kapcsolási terület van kialakítva. A 2a kapcsolási terület az OL kapucsatlakozáshoz, a 3a kapcsolási terület az OR kapucsatlakozáshoz van rendelve, mindkettő idegen atomokkal erősen dópolt és vezetési típusa ellenkező a 2 és 3 csatlakozóelemek vezetési típusaival, vagyis P* típusú anyagból állnak, ha a 2 és 3 csatlakozóelemek N+ vezetési típusú anyagból vannak kiképezve. A 21., 22., illetve 23. és 24. ábrán bemutatott Hali-elemeket kívülről ahhoz hasonlóan kell kapcsolásba iktatni, ahogy a 22 Hali-elemet a 16. ábra szerint, de mivel itt még két kiegészítő kapucsatlakozás is van, ezeket a Hali-elem nullafeszültségének kiegyenlítésekor figyelembe kell venni. A 25. ábra szerint a javasolt Hali-elem helyettesítő kapcsolása R7, R8, R9 és Rio ellenállásokból, valamint 34 és 35 térvezérléses tranzisztorokból áll, amelyek kapucsatlakozásai a Hali-elem OL, illetve OR kapucsatlakozásaival azonosak. A R7 ellenállás, a 34 térvezérléses tranzisztor forrás-nyelő szakasza és az R9 ellenállás soros tagot alkot, ugyanígy az Rg ellenállás, a 35 térvezérléses tranzisztor forrás-nyelő szakasza és az Rio ellenállás is az adott sorrendben sorba van kapcsolva. Az R7 és Rg ellenállások szabad pólusai egymással össze vannak kapcsolva és a Hali-elemnek azt az 1 csatlakozóelemét alkotják, amelyet - mint az a 16. ábrán látszik - külső 21 áramgenerátor i erősségű árammal táplál. Az R9 ellenállás szabad pólusa a 2 csatlakozóelemet, az Rio ellenállás szabad pólusa a Hali-elem 3 csatlakozóelemét képviseli. A 2 és 3 csatlakozóelemeket, mint az a 16. ábrán látszik, kívülről Vss tápfeszültség-pólusra kell csatlakoztatni, míg a 21 áramgenerátor második pólusa a Vdd tápfeszültség-pólusra van csatlakoztatva. Az R7 ellenállás és a 34 térvezérléses tranzisztor közös pontja az Sí szenzoros csatlakozóelemet jelenti, míg az Rg ellenállás és a 35 térvezérléses tranzisztor közös pontja az S2 szenzoros csatlakozóelemnek felel meg. Általában teljesül az R1-R2 és az R7-R8 összefüggés. Ha a Hali-elem ideális, nincs nullafeszültsége, akkor az R9-R10 és az R10-R7 összefüggés is teljesül. A 34 és 35 térvezérléses tranzisztorok forrás-nyelő szakaszainak ellenállásai ugyancsak egyenlőék és Rt ellenállás képviseli őket, ha az OL és OR kapucsatlakozásokon azonos elektromos feszültség van. Ha a Hali-elem nem ideális, azaz nullafeszültsége megjelenik, akkor az R9 ellenállás értéke és az Rio ellenállás értéke között adott AR különbség van, azaz a R7 ellenállást, a 34 térvezérléses tranzisztort, az R9, Ri, R2, Rio ellenállást, a 35 térvezérléses tranzisztort és az Rg ellenállást tartalmazó mérőhíd aszimmetrikus, aminek következtében mágneses tér hiányában a Hali-elem Sí és S2 csatlakozóelemein nullától különböző kimeneti feszültség jelenik meg. Ezt oly módon lehet kompenzálni, hogy a 35 térvezérléses tranzisztor OR kapucsatlakozásában a feszültséget addig változtatjuk, amíg a tranzisztor forrás-nyelő szakaszának ellenállása az Rt+AR értéket veszi fel. Ezzel a mérőhidat szimmetrizáljuk, mivel az R9 ellenállásnak AR részét a 35 térvezérléses tranzisztor forrás-nyelő szakaszának AR ellenállásrésze kompenzálja. A Hali-elem Sí és S2 szenzoros csatlakozóelemén megjelenő kimeneti feszültséget ezzel a megoldással mágneses tér hiányában is 0-ra lehet korrigálni. Mivel a Hali-elem nullafeszültsége akár az OR, akár az OL kapucsatlakozáson keresztül a megfelelő feszültség alkalmazása esetén kompenzálható, az előző kompenzálás a 34 térvezérléses tranzisztor esetén is felhasználható. A találmány szerinti berendezés lehetőséget nyújt a Hali-elemnek az egyéb tranzisztorokkal és félvezető elemekkel egyidejű integrálására oly módon, hogy ezzel a Hali-elemek paramétereinek hosszú idejű stabilitása biztosítható. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Berendezés integrált áramkörbe integráló Halleiemmel, amely két szenzoros csatlakozóelemmel és legalább két áramvezető csatlakozóelemmel van ellátva, amelyek a Hali-elem felületén vannak elrendezve, azzal jellemezve, hogy legalább a Hallelem (22) aktív zónája (7) és felülete között záróréteg (11) van szükség szerint az aktív zóna (7) és vele érintkező fedőréteg (12) közötti határrétegként kiképezve és a záróréteg (11) a Hallelem (22) aktív zónáját (7) felülről borítóan van kialakítva. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a Hali-elem (22) szenzoros csatlakozóelemet (Sí) alkotó kimenete szabályozó kapcsoláson keresztül a Hali-elemnek (22) a záróréteg (11) vastagságát beállító vezérlő bemenetére (M) vissza van csatolva. 3. A 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szabályozó kapcsolás jelvevő átalakítóelemmel (24), referencia jeladóval (25) és ezek kimenetére csatlakoztatott, adott szinttől való eltérésnek megfelelő jelet előállító differenciaerősítővel (26) van kialakítva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 9
