202680. lajstromszámú szabadalom • Berendezés integrált áramkörbe integrálható Hall-elemmel
1 HU 202680 B 2 típusú anyagból vannak kialakítva, s az utóbbiak előnyösen p-típusú anyagból vannak kiképezve. Egy ugyancsak előnyös kiviteli alak szerint az elektromosan vezető anyagú kapuréteg három egymással párhuzamosan egymás mellett elrendezett elválasztott kapuréteggel van kiképezve, amelyek közül a középső elválasztott kapuréteg az aktív zónának a Hali-elem három középső csatlakozóelemét tartalmazó részét felülről fedő rétegként van kialakítva, míg a másik két elválasztott kapuréteg a Hali-elem egy-egy további csatlakozóelemét az aktív zónánál felülről fedő rétegként van kiképezve, és az elválasztott kapurétegek egy-egy kapucsatlakozással vannak ellátva. A találmány szerinti berendezés segítségével elektromos teljesítmény, áramfogyasztás mérésére, vagy feszültség és áram szorzatának képzésére alkalmas nagy pontosságú mérőberendezés hozható létre. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra CMOS-technológia szerint készíthető függőleges Hali-elem stabil integrálható alakjának felülnézete, a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a 3. ábra módosított a CMOS-technológai szerint készíthető integrálható stabil függőleges Hallelem felülnézete, a 4. ábra a 3. ábra (és az 5. ábra) szerinti Hali-elem függőleges kereszmetszete, az 5. ábra módosított CMOS-technológia szerint készült szendvicsszerkezetű integrálható stabil függőleges Hali-elem vízszintes keresztmetszete, a 6. ábra módosított BiMOS-technológia szerint készült integrálható stabil Hali-elem egy lehetséges változatának felülnézete, a 7. ábra a 6. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a 8. ábra a módosított BiMOS-technológia szerint készült integrálható stabil Hali-elem egy másik lehetséges változatának felülnézete, a 9. ábra a 8. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges kereszmetszete, a 10. ábra módosított BiMOS-technológia szerint készült bipoláris tranzisztor felülnézete, a 11. ábra a 10. ábrán bemutatott bipoláris tranzisztor függőleges keresztmetszete, a 12. ábra BiMOS-technológia szerint készült vízszintes Hali-elem integrálható stabil kivitelben, felülnézetben, a 13. ábra a 12. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a 14. ábra módosított BiMOS-technológia szerint készült integrálható stabil vízszintes Hali-elem felülnézete, a 15. ábra a 14. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a 16. ábra öt csatlakozóelemmel ellátott integrálható függőleges Hali-elem kapcsolási elrendezése, a 17. ábra Hali-elemet tartalmazó berendezés kapcsolási vázlata, a 18. ábra Hali-elem VH kimeneti feszültségére a VH-f(B) karakterisztika lefutása adott i áramerősség mellett mért B mágneses indukció függvényében, a 19. ábra páros párosságú e(B) nemlínearitások jelleggörbéi, a 20. ábra páratlan párosságú e nemlineáris jelleggörbéi, a 21. ábra az 1. és 2. ábrán bemutatott Hali-elem továbbfejlesztett változatának felülnézete, a 22. ábra a 21. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, a 23. ábra a 3. és 4. ábrán bemutatott Hali-elem tökéletesített változatának felülnézete, a 24. ábra a 23. ábrán bemutatott Hali-elem függőleges keresztmetszete, míg a 25. ábra 21. ...24. ábrán bemutatott Hali-elemeket képviselő helyettesítő kapcsolás. Az ábrákon bemutatott minden Hali-elem felületi alkatrésznek tekinthető, vagyis mindegyikük az integrálás során a félvezető anyag felületére, vagy közvetlenül felületi rétege alá kerül. A találmány szerinti Hali-elemek, illetve félvezető elemek, tranzisztorok (1-15. ábra) alapanyaga szilícium- vagy gallium-arzenid (GaAs). Az ismert technológiának megfelelően az említett anyagok egyikében létrehozott rétegekből épül fel. A rétegek vagy P vezetési típusúak, vagy pedig ezzel ellentétesen, N vezetési típusúak. A N+ és P* jelölés arra utal, hogy az adott N, illetve P vezetési típusú anyag erősen idegen atomokkal dópolt, vagyis benne az idegen anyag koncentrációja legalább 1020 ion/cm3. Fordítva, a N‘ és P^ jelöléssel azt az állapotot kívánjuk megadni, amikor a N, illetve P vezetési típusú anyag idegen atomokkal csak kis mértékben, gyengén dópolt. Az 1-15. ábrán bemutatott Hali-elemek, illetve félvezető elemek, tranzisztorok mind P, mind pedig N vezetési típusú anyagból a kívánt minőség biztosításával elkészíthetők, vagyis az anyag vezetési típusa működésükre nincs hatással, ha a megfelelő tápfeszültségek, illetve tápáramok polaritását az anyag vezetési típusa alapján határozzuk meg. A rajzokon egyszerűség kedvéért mindenkor N vezetési típusú anyagból készült Hali-elemet mutatunk be, ami nyilvánvalóan a találmány szerinti gondolatok semmiféle korlátozását sem jelenti. Az 1-15. ábrákon továbbá az egyszerűség kedvéért huzal formájában ábrázolunk Ci, C2, C’2, C’2, Sí, S2, R és SUB csatlakozóelemeket a Hali-elemre, illetve B, E és C csatlakozóelemeket a félvezető eszközre (tranzisztorra). A gyakorlat természetesen ezeket általában fémezett részekként hozza létre, vagyis ezek a csatlakozóelemek az integrált Hali-elem, vagy a hozzátartozó integrált kapcsolás felületén létrehozott vékony vezető pályákat alkotnak. A 12-15. ábrán bemutatott Hali-elemek két áramvezető csatlakozóelemmel (Ci, C2) továbbá két szenzoros csatlakozóelemmel (Si, S2) vannak ellátva. Az 1-9. ábrán látható Hali-elemek ezzel szemben három áramvezető csatlakozóelemet (Ci, C’2, C”j) valamint két szenzoros csatlakozóelemet (Slt S2) tartalmaznak. Ebben az esetben a Hali-elemet kívülről öt csatlakozóhoz kell vezetni, vagyis egy-egy csatlakozóval kell a Ci, C’2, C’*2 áramvezető és az Sí, S2 szenzoros csatlakozóelemhez kapcsolódni. Ezt a 16. ábra mutatja be. A 17. ábrán az egyszerűség kedvéért Ci és C2 áramvezető, valamint Sí és S2 szenzoros csatlakozó5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
