Магниточувствительный прибор

 

Магниточувствительный прибор относится к области полупроводниковых измерителей и может быть использован в магнитоизмерительных системах с цифровой обработкой информации. Цель - повышение термостабильности, удобства эксплуатации. Цель достигается за счет введения в магниточувствительный прибор сумматора, детектора, фильтра низкой частоты и введения в чувствительный элемент второго ряда 2N+1 транзисторных структур с общим эмиттером, соединенных по схеме кольцевого генератора, а также второй эмиттерной контактной области симметричной, как и второй ряд из 2 N+1 транзисторных структур первой области, ряду относительно оси, проходящей через центр инжектора, как геометрически, так и по взаимному расположению. Дополнительная цель достигается за счет использования в качестве подложки кремния N<SP POS="POST">+</SP>-типа, имеющего скорость рекомбинации на границе со слоем, минимальную, и введения дополнительной зоны с высокой скоростью рекомбинации между инжектором и транзисторными структурами. Кроме того, прибор содержит источник напряжения, измеритель частоты, а чувствительный элемент содержит инжектор, первые эмиттерную контактную область и ряд из 2N+1 транзисторных структур, содержащих базовые и коллекторные области с выводами, соединенных по схеме кольцевого генератора, на слое кремния на подложке. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ÄÄSUÄ„145241 (51) 5 H 01 L 29/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ структур с общим эмиттером, соединенных по схеме кольцевого генератора, а также второй эмиттерной контактной области симметричной, как и второй ряд из 2N+1 транзисторных структур первой области, ряду относительно оси, проходящей через центр инжекто . ра, как геометрически, так и по взаимному расположению. Дополнительная цель достигается за счет использова. ния в качестве подложки кремния п+-типа, имеющего скорость рекомбинации на границе со слоем, минимальную, и введения дополнительной зоны с высокой скоростью рекомбинации между инжектором и транзисторными структурами. Кроме того, прибор содержит Ж источник напряжения, измеритель частоты, а чувствительный элемент ñîдержит инжектор, первые эмиттерную контактную область и ряд из 2N+i транзисторных структур, содержащих ф базовые и коллекторные области с выводами, соединенных по схеме коль» цевого генератора, на слое кремния на подложке. 1 э.п, ф-лы, 2 ил. Сл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

4Q ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 07.01.93. Бюл. N - 1 (21) 4255777/25 (22) 27,04,87 (71) Московский инженерно-физический институт (72) С.В.Гуменюк (56) Богун П.В. и др. Плазмомагнистор " новый полунроводниковый магниточувствительный прибор. ФТП, 1981, Вып; 2, с. 422-424 °

Авторское свидетельство СССР

У 1210625, кл, Н 01 L 29/82, 1984. (54) МАГНИТОЧУВСтВИТЕЛЬНЫЙ IIPHBOP (57) Магниточувствительный прибор относится к области полупроводниковых измерителей и может быть использовано в магнитоизмерительных системах с цифровой обработкой информации. . Цель — повышение термостабильности, и удобства эксплуатации. Цель дости" гается за счет введения в магниточувствительный прибор сумматора, детектора, фильтра низкой частоты и введенйя в чувствительныи элементвторого ряда 2N+i транзисторных

Изобретение относится к области полупроводниковых измерителей, точнее к измерителям индукции магнитных полей, и может быть использовано в измерительных системах. с цифровой обработкой информации.

Целью изобретения является повышение термостабильности устройства и удобства эксплуатации.

На фиг.! приведена топология чувствительного элемента и.функциональная схема блока обработки магнито" чувствительного прибора; на фиг.2 дан разрез структуру чувствительного элемента.

Магниточувствительный прибор содержит чувствительный элемент 1, включающий область (слой) 2 полупроводника п-типа, расположенного на области 3 подложки, инжекторную область (инжектор) 4, первую эмиттерную контактную область 5, первый ряд з 14524 из 2N+1 базовых областей 6 с коллекторными областями 7, вторую эмиттерную контактную область 8, втор6й ряд иэ 2N+1 базовых областей 9 с

5. .коллекторными областями 10, области

11. с повышенной скоростью поверхностной рекомбинации, а также источник 12 напряжения, сумматор 13, детектор 14, фильтр 15, измеритель ;;частоты 16, резисторы 17, Области 4 5 8 - -сильнолегированHbie .-и сформированы на всю глубину слоя 2, Слой 2 является слаболегиро ванным (0 =10 см ) с толщиной, pas; 1 ой 1-3 мкм.

Области 8,9,10 эквивалентны по строению и симметрично относительно оси — центра инжектора 4 соответственно областям 5,6,7. Расстояние межру областями 5, 6 и 8, 9, а также асстояние областей 7 и 10 соответстенно от границ областей 6 и 9 выбирается больше, чем сумма ширины ространственных зарядов (ОПЗ): сост- 25 ретственно переходов областей 2-5, 2""á и 2-8„ 2-9, а также 9-2,"9-10 ð 6"2 6-7 (6-7, например, означает

ЬПЗ из Области 6 в область 7). Рас"

1 стояние между областями 6 и между областями 9 больше удвоенной ширины

ОПЗ переходов областей 2-6 и 2-9, Расстояние между областями 4 и 9, а также 4 и 6 меньше 31, р и больше L<, где L p — диффузионная длина дырок, Слой 2, области 6 и 7 и 9, 10 образуют 2 «(2N+1) n-p-n-транзисторов с общим эмиттером, причем 2 2N из них имеют по одному коллектору, 2И+1-е-структуры первого и второго ядов транзисторов имеют по два колектора, выводы первых из которых являются выходами чувствительного элемента; а выводы вторых коллекторов соедийены с базовыми выводами первых транзисторных структур в сво- 45 ем ряду, Вывод коллектора m-го транзистора подключен к выводу бээы

m+1-ro транзистора, где m 1,2,...,2N и в йервом и во втооом рядах, Между областями 6 и 4, а также 9 и 4 сфор- 50 мированы области 11 с высокой скоростью поверхностной рекомбинвпии (большей, чем на порядок, чем на границе областей 2-3), Прибор работаег следующим об- 55 разом.

Инжекционные транзисторы первого и второго рядов образуют соотве с.10

4 венно два кольцевых генератора, частота генерации которых зависит :от тока инжектора соответственно к первому и второму рядам. Ввиду эквивалентности строения, геометрии, взаимного расположения и расположения относительно инжектора данных генераторов их частота меняется синхронно при воздействии температуры и других факторов, например, на величину ду„, Ввиру же противоположного направления токов инжектора к первому и втоI рому генераторам носители при движении к одному ряду отклоняются к "отра" жающей" области 3, к другому ряду " к поверхности с высокой скоростью рекомбинации области 11. При этом в

Одном генераторе выходная частота возрастает íà dr/<, в другом убывает на d(ds На выходе сумматора при этом образуется сигнал

U =E и еiп(щ+й"iэ+Вып) t4E „sin(4I

6 1)" или

Ух=2Ел з in(a,+а )п) cos д<,у, где Е „ - напряжение питания; — температура.

Детектор и фильтр отсекают высокочастотную (М+ Во д) составляющую сиг нала (обычно йо„щ„, /ю, 10K аналогич,но чувствительности КНС-диода), Измеритель 16 измеряет частоту йсо„, т,е. частота на выходе фильтра 15 и показания измерителя не зависят от параэитного изменения

Таким образом, прибор обеспечивает высокую термостабильность, а также имеет большую стабильность вследствие более высокого значения коэффициента усиления инжекционных транзисторов кольцевого генератора и.более прост в эксплуатации, так как на выходе представлен сигнал с нулевой частотой в отсутствии магнитного поля.

Формул а и э о б р е т е н и я

1, Магниточувствительный прибор, включающий источник напряжения, измеритель частоты и чувствительный элемент, содержащий подложку и слой слаболегированйого полупроводника п-типа, в котором сформированы на всю глубину слоя сильнолегированные области инжектора р-типа и эмиттерного контакта и --типа с выводами и

+ расположенный между ними пенный ряд

1452410 иэ 20+1 базовых областей р-типа с выводами, удаленных от области инжектора на расстояние, меньшее трех дифф эионных длин дырок (Ь ) и . большее Lp имеюших концентрацию приме" сей, не менее, чем на порядок, превышающую концентрацию примесей в слое, а также расположенные внутри каждой иэ 2N базовой области по одной силь- 1р нолегированной коллекторной n +-области с выводами и рве коллекторные области с выводами внутри ..2N4 i-й базовой области, вывод первой иэ которых соединен с первым выходом чувствительного элемента, а вывод второй — с выводом первой базовой области, вывод коллекторной области, находящейся внутри m-й базовой области, соединен с выводом ш+1-й базовой области где m 1 2,...,2N, а вывод эмиттерной контактной области подключен к общей шине, вывод области инжектора соединен с положительным выводом источника напряжения, .отрицательный вывод которого подключен к общей шине, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения термостабильности и удобства эксплуатации, в него дополнительно введены сумматор, детектор и фильтр низКой частоты, а чувствительный элемент дополнительно включает вторую эмиттерную контактную область с выводом, соединенным с общей шиной, второй,ряд из 2N+t базовых областей 35 с выводами — идентичный по геометрии базовым областям первого ряда, внутри каждой базовой области сформированы коллекторные области, идентичные коллекторным областям первого ряда, при этом второй ряд базовых областей и вторая область эмиттерного контакта расположены симметрично первому ряду и первой области эмиттерного контакта соответственно относителвио оси, проходящей через центр области инжектора и параллельной первому ряду, а вывод первой коллекторной области внутри 2N+1-й базовой области втарого ряда соединен со вторым выходом чувствительного элемента, а его выходы соединены со входами сумматора, выход которого через детектор и фильтр низкой частоты подключен ко входу измерителя частоты.

2. Прибор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности работы, подложка чувствительного элемента выполнена в виде n+-слоя с малой скоростью рекомбинации на границе слой-подложка, а на поверхности слоя подунроводника между областью. инжектора и пер-..r вым и вторым рядами базовых областей сформированы области со скоростью поверхностной рекомбинации не менее, чем на порядок, превышающей значение скорости рекомбинации на границе слой-подложка.

Составитель А. Кабыченков

Редактор В,Фельдман Техред Л.Сердюкова. Корректор М.Пожо

3axas 1084 Тираж Подписное

SHHHllH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-Tlc+IHI раФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4