[发明专利]使用多个磁场敏感装置的设备和方法

说明书

一种用于磁场检测的设备包括多个磁场敏感装置，所述多个磁场敏感装置包括至少第一磁场敏感装置、第二磁场敏感装置和第三磁场敏感装置。所述设备包括：电源，被配置为提供通过第一磁场敏感装置的第一供电电流和通过第二磁场敏感装置的独立于第一供电电流的第二供电电流。第一至第三磁场敏感装置被耦合，以使得第一供电电流流经第一磁场敏感装置而不流经第二磁场敏感装置，第二供电电流流经第二磁场敏感装置而不流经第一磁场敏感装置，并且第一供电电流和第二供电电流之和流经第三磁场敏感装置。

技术领域

本公开涉及使用多个磁场敏感装置的设备和方法。

背景技术

磁场敏感装置被用于测量磁场。磁场敏感装置的示例是霍尔效应装置。霍尔效应装置具有与磁场成比例的输出信号。在零磁场，磁场敏感装置可能输出不同于零的信号。这个信号被称为所述装置的偏移误差(=零场误差)。

霍尔效应装置包括发生霍尔效应的霍尔效应区域，霍尔效应区域有时被称为有效区域并且具有三个或更多个接触器。通常，霍尔效应区域由半导体基底中的半导通材料形成。接触器可由位于霍尔效应区域中或与霍尔效应区域接触的接触桶（tub）形成。可通过接触扩散或注入过程来制造接触器。几个接触器可经金属线连接到诸如半导体技术的互连层中的同一端子。端子被用于为所述装置供应电力，并且引出它的输出信号。

霍尔板(有时称为HHall(水平Hall))是平坦装置，并且它们的厚度可能是它们的横向尺寸的万分之一至五分之一 (通常为五十分之一)。它们被用于沿着它们的厚度方向(即，进到半导体基底中的方向)检测磁场分量。在硅技术中，霍尔板通常是1至3 µm厚，并且在横向方向上是10至100 µm大。它们的布局可以是矩形、正方形、圆形、八边形、十字形或甚至三角形。

垂直霍尔效应装置(VHall)是粗壮的装置，其中横向维度之一与它们在厚度方向(即，进到半导体基底中的方向)上的维度相当(0.2倍至10倍)。VHall经常具有长条的形状，多数是直的，有时是弯曲的、弧形的或甚至圆环形的。VHall被用于检测平行于半导体主表面的磁场分量。

可在旋转电流操作中操作具有四个端子的霍尔效应装置，在旋转电流操作中，在第一操作阶段，通过第一对端子发送电流并且在第二对接触器处引出电压，并且在第二操作阶段，交换第一和第二对端子，并且最后，两个操作阶段的电压被组合(相加或相减)成总信号。这个总信号或总体信号的零场误差可被称为剩余偏移。相对于磁场(等效磁场)而言，它可以是每个个体操作阶段中的大约五百分之一。

包括三个端子的几个霍尔效应装置是已知的，并且已描述包括三个端子的几个霍尔效应装置的串联连接的偏移抵消操作。偏移抵消操作包括许多操作阶段，其中在不同操作阶段，霍尔效应装置的接触器与端子的耦合是不同的。在所有操作阶段获得的输出信号被组合成总信号，并且总信号中的偏移也被称为剩余偏移。

剩余偏移通常取决于操作所述装置的供电电压。在较大供电电压情况下，剩余偏移增加。这由装置的自加热和电气非线性引起，其中在较大的供电电压处，这些效应较大。为了实现低剩余偏移，装置可在例如0.5V的低供电电压(替代2……3V的较大供电电压)被操作。然而，传感器电路和传感器控制电路经常在3至5V的供电电压操作。可提供偏置电路来控制供电电压。通过使用偏置电路，控制电路可能浪费许多电压。如果外部供电电压是3V并且霍尔效应装置在0.5V操作，则控制电路浪费2.5V，这是霍尔效应装置的电力的5倍。在这种情况下，传感器的电力效率仅为六分之一。

已描述具有串联连接的霍尔效应区域的垂直霍尔传感器，其中电流流经串联的几个装置。因此，每个装置在较低的供电电压操作，并且这可导致更好的剩余偏移。对于具有四个端子的装置，这是简单的，然而，对于具有三个端子的装置，这并不简单。

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