具有強制傳感節點的霍耳傳感器制造技術

本發明專利技術實施方式涉及具有強制傳感節點的霍耳傳感器。在實施方式中，與常規方法相比，強制霍耳傳感器能夠減小剩余偏移、降低電流消耗以及改善或者完全消除非線性反偏壓效應。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術主要涉及霍耳傳感器，更具體地講，涉及用于改善偏移減少(offsetreduction)的具有強制傳感節點的自旋霍耳傳感器。
技術介紹
在自旋霍耳傳感器中，特別是垂直霍耳傳感器，觀察到自旋后的不需要的剩余偏移。這種偏移主要是由霍爾板中的非線性壓敏電阻器引起的，被稱作霍爾板的“結型場效應”或者“反偏壓效應(backbias effect)”。參考圖1，應對剩余偏移的常規方式包括霍爾板的90度平行切換(圖1A)，在每個自旋相(spinning phase)中施加偏置電壓或者電流且差分電壓或電流讀作輸出(圖1B)。然而，這種“強制對稱”方法只是減少但是不能消除(reject)所述偏移。盡管該情況也涉及在霍爾板本身和/或局部應力效應中存在失配的橫向霍爾板，但在不同的自旋相是非對稱的豎直的霍爾板尤其如此。因此，有必要對霍耳傳感器進行改進。
技術實現思路
實施方式涉及強制霍耳傳感器。在實施方式中，方法包括將偏置信號施加到霍爾板的第一節點；強制在霍爾板的第二和第三節點的電壓電平為固定值；測量分別耦接第二和第三節點的每個第一和第二反饋電路中的差分信號；并且從所述差分信號確定磁場輸出信號。在實施方式中，霍耳傳感器包括偏置源；霍爾板，包括至少四個節點，第一節點，耦接到偏置源；第一反饋電路，耦接到第二節點；第二反饋電路，耦接到第三節點；第一源，耦接到第一或第二反饋電路的至少一個，被配置為將所述第二或第三節點的至少一個固定在強制電壓(force voltage);第二源，耦接到第一或第二反饋電路的至少一個，被配置為將所述第二或第三節點的至少一個固定在強制電壓；和傳感器的磁場信號輸出，從每個第一和第二反饋電路中的差分信號確定。在實施方式中，霍耳傳感器包括偏置源；霍爾板，具有耦接偏置源的第一節點；第一反饋電路，耦接霍爾板的第二節點；第二反饋電路，耦接霍爾板的第三節點；至少一個源，被配置為將第二或者第三節點的至少一個固定到強制電壓；傳感器的磁場信號輸出，從每個第一和第二反饋電路中的差分信號確定。在實施方式中，方法包括在霍爾板中提供偏置電流，該偏置電流通過首先在霍爾板的偏置節點注入電荷載流子；強制霍爾板的至少一個傳感節點為固定電壓，該強制包括將電荷從至少一個傳感節點以外傳送到至少一個傳感節點，以便通過電荷的傳送補償由第一電荷載流子偏轉引起的在至少一個傳感節點的電壓的影響；并且根據電荷從至少一個傳感節點以外傳送到至少一個傳感節點的至少一個特征確定磁場輸出信號。在實施方式中，霍耳傳感器電路包括霍爾板；第一電壓源，耦接霍爾板的第一節點，從而提供偏置電壓；在霍爾板第二節點和第三節點之間的連接；第二電壓源，在第一相(phase，階段)中耦接到霍爾板的第二節點，并且在第二相中耦接霍爾板的第三節點，從而提供與偏置電壓有關的電壓；電流表，耦接到所述連接，從而在第一相和第二相中測量第二和第三節點之間的電流，該電流與霍耳傳感器電路的磁場輸出信號有關。在實施方式中，霍耳傳感器包括霍爾板；偏置源，耦接到霍爾板的第一節點；反饋電路，耦接到霍爾板的第二節點和第三節點；電壓源，耦接到反饋電路；第一電源，耦接到反饋電路，并且能選擇性地耦接到第二和第三節點的一個或另一個，被配置為在第二或者第三節點注入共模電流(common mode current ;第二電流源,稱接到反饋電路并能選擇性地耦接到第三和第二節點的一個或另一個，并且被配置為在第三或者第二節點注入共模電流；電路，能選擇性地耦接到第二和第三節點；和輸出信號，其與反饋電路的輸出和電路的輸出的差分信號相關。 在實施方式中，霍耳傳感器包括霍爾板，偏置源，被配置為將偏置信號施加到霍爾板的第一節點；第一節點，耦接到霍爾板的第二節點，被配置為強制第二節點為固定值；第·二源，耦接到霍爾板的第三節點，被配置為將第三節點強制到固定值；第一反饋電路，能選擇性地耦接到霍爾板的第二節點；第二反饋電路，能選擇性地耦接到霍爾板的第三節點；磁場信號輸出，其與第一反饋電路的第一差分信號和第二反饋電路的第二差分信號相關。附圖說明 rh參照以下本專利技術各種實施方式的詳細說明及附圖，可以更徹底理解本專利技術，其Ψ : 圖1A是根據實施方式的霍爾板的常規90度平行切換的圖。圖1B是根據實施方式的霍爾板的常規偏置設置的圖。圖2A是根據實施方式的霍爾板電路的圖。圖2B是根據實施方式的霍爾板電路的圖。圖3是根據實施方式的霍爾板電路的圖。圖4是根據實施方式的霍爾板電路的圖。圖5A是根據實施方式的霍爾板電路的圖。圖5B是根據實施方式的霍爾板電路的圖。圖6是根據實施方式的霍爾板電路的圖。盡管本專利技術可進行各種修改和替換，其詳細說明已經通過附圖中的實例示出并且將詳細描述。然而，應該理解的是，本專利技術不限于所述的特定實施方式。相反，所有的變形例、等價物和替換例，都屬于權利要求限定的本專利技術的精神和保護范圍內。具體實施例方式實施方式涉及強制自旋霍耳傳感器。在實施方式中，當與常規方法相比較時，強制霍耳傳感器能夠縮減剩余偏移、減少電流消耗以及改善或者完全消除非線性反偏壓效應。參考圖2A，示出霍爾板等效電路100的實施方式。在所示的實施方式中，霍爾板電路100包括四個電阻器102、104、106和108，設置在節點或觸點的上下方之間和左右方之間。在其他實施方式中，電路100中能夠包括其他數目的電阻器。在實施方式中，在霍爾板電路100的每個自旋相施加固定偏置電壓Vbias 110。在另一個實施方式中，施加固定偏置電流Ibias，其中在全部自旋相中電流相同的背景中使用固定值，但是能夠被調整或者控制，以便補償溫度或者技術變化。在另一個實施方式中，也能夠使用每個自旋相的兩個部分相。另外，固定電壓112和114被施加在霍爾板100的傳感節點。在一個實施方式中，固定電壓112、114各自約為￥1^&8或者￥1^&8/2的一半。在其他實施方式中，固定電壓112、114是其它的固定電壓。在另一個實施方式中，霍爾板電路100的傳感節點被強制為共模電壓，例如Vbias/2或者其它固定電壓，在如上所述的背景中再次固定，其中所述電壓在全部自旋相中被調整或者控制到相同水平。例如，在一個實施方式中，固定電壓被調整到來自先前的四個自旋相的共模電壓的均值。盡管在傳感節點固定電壓(或者電流)剛開始看起來是違反直覺的，但是在該輸出的反饋電路能夠提供能夠測量的電壓降或者數字值，并且該電壓降被轉變為磁場傳感器輸出。下面將更詳細地描述并討論這些及其他實施方式。 在操作中，并且也參考圖3，偏置電壓Vbias如圖所示被施加于偏置節點，下方的偏置節點接地。在傳感節點的差分電壓通常源于在傳感節點的磁場，共模電壓也源于等價霍爾板電路100的電阻分壓器。這個共模電壓不是完全等于Vbias/2，因為反偏壓將電阻器調制到不同程度。例如，該上方的電阻器102和104能看到更多與襯底電壓有關的電壓，其通常是接地的。因此，J-FET或者反偏壓效應導致，其依次使得上方的電阻器102和104比下方的電阻器106和108電阻性更高。使得共模電壓或者接地的傳感節點的平均值變得略微小于Vbias/2。反偏壓效應具有線性和非線性系數這二者。在霍爾板電路100的每個自旋相中，電阻器102至108出現不同節點電壓并且以非線性方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方法，包括：將偏置信號施加到霍爾板的第一節點；強制在所述霍爾板的第二和第三節點的電壓電平為固定值；測量分別耦接到所述第二和第三節點的各個第一和第二反饋電路中的差分信號；和由所述差分信號確定磁場輸出信號。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：馬里奧·莫茨，
申請(專利權)人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：