[其他]具有能在集成电路中集成的霍耳元件的装置

说明书

按照权利要求1的前序部分本发明涉及的是，一种具有能在集成电路中集成的霍耳元件的装置。

此种装置使用于，例如：功率表或者电表中来测量电流i_N或者形成电压/电流的乘积U_N·i_N。在这里U_N表示供电网路的线路电压压，而i_N表示由用户消耗电能的电流。假如霍耳元件求出了磁场H_N的话，因为电流i_N正比于由其所产生的磁场H_N，所以霍耳元件可以间接地测量出电流i_N。因为霍耳元件的输出电压正比于i·H_N的乘积，在这里的i表示霍耳元件的馈电电流。假如霍耳元件借助于一个电阻，该电阻的馈电电流i选择为正比于网路电压U_N，则霍耳元件就构成了电压/电流的乘积U_N·i_N，在这种情况下，霍耳元件需作为四象乘法器进行工作。因为U_N和i_N以及i和H_N是正弦波，所以具有正值和负值。

按照权利要求1的前序部分所述和可集成的纵向霍耳元件已经由出版物“纵向霍耳效应器件R.S.Popovic，电气与电子工程师协会（IEEE）电子器件通讯，EDL-5卷第9号，84年9月，357-358页”公开。可集成的纵向霍耳元件是测量这种磁场H_N的霍耳元件：该磁场平行地作用于集成霍耳元件的表面。

一种按照权利要求1的前序部分所述的可水平集成的霍耳元件，已经由美国US-PS4253 107中公布。可水平集成的霍耳元件是测量磁场H_N的，该磁场垂直地作用于集成霍耳元件的表面。

显然，有关霍耳元件的稳定度以及尤其是有关其长时间的稳定度在下列的出版物中仅仅作了少量的、并且仅仅是原理性的公开：“霍耳效应检测器及其在全自动磁场测量系统中的应用”。著者M.W.Poole及R.P.Walker美国电气与电子工程师协会磁学会刊MaG-17卷第5号，81年9月，第2132页。

本发明的任务在于：在采用一种工艺，即允许同时地制造可集成的霍耳元件，以及可集成的晶体三极管的工艺情况下，制造保持长时间稳定的可集成的霍尔元件。

按照本发明上述的任务，通过在权利要求1中特征部分的特征得到解决。

由从属权利要求的特征完成的其它任务是：制造温度稳定的可集成霍尔元件，并且在恒定的，给定的馈电电流i时，使它的特征曲线V_H＝f（B）成为线性的。在此，V_H表示霍尔元件的输出电压，并且B＝μH_N表示待测磁场的磁感应强度。

本发明的实施例已在附图中说明，并在下面详细地描述。

图1表示，可集成的稳定的纵向霍尔元件的俯视图，采用互补金属氧化物半导体工艺（C-MOS）。

图2表示，图1中所述的霍尔元件的垂直断面图。

图3表示，可集成的稳定的纵向霍尔元件的俯视图，采用修改了的CMOS-工艺。

图4表示，图3和图5中所描述的霍尔元件的垂直断面图。

图5表示，一种可集成的、稳定的纵向霍尔元件的水平断面图，采用夹层结构及修改过的CMOS-工艺。

图6表示一种可集成的、稳定的纵向霍尔元件的第一种变型的俯视图，采用修改过的Bi    MOS-工艺。

图7表示，图6中所描述霍尔元件的垂直断面图。

图8表示一种可集成的、稳定的纵向霍尔元件的第二种变型的俯视图，来用修改了的Bi    MOS-工艺。

图9表示，图8中所描绘的霍尔元件的垂直断面图。

图10表示，双极型晶体三极管的俯视图，采用修改了的Bi    MOS-工艺。

图11表示图10中所描绘的双极型晶体三极管的垂直断面图。

图12表示一种可集成的、稳定的水平霍尔元件的俯视图，采用Bi    MOS-工艺。

图13表示，图12中所描绘的霍尔元件的垂直断面图。

图14表示一种可集成的、稳定的水平霍尔元件的俯视图，采用修改了的Bi    MOS-工艺。

图15表示，图14中所描绘的霍尔元件的垂直断面图。

图16表示一种可集成的纵向霍尔元件的连接电路图，并带有5根引出线。

图17表示，具有一个霍尔元件的装置的方块图。