1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2019-24-4-383-390681.586.728Элементы интегральной электроникиStudy on SOI Field-Effect Hall Sensor in Partial Depletion ModeИсследование КНИ полевых датчиков Холла в режиме неполного обедненияКоролев Михаил Александрович КоролевМихаил Александрович AleksandrovichKorolev MikhailKorolev Mikhail AleksandrovichМордкович Виктор Наумович МордковичВиктор Наумович NaumovichMordkovich ViktorMordkovich Viktor NaumovichЛеонов Алексей Владимирович ЛеоновАлексей Владимирович VladimirovichLeonov AlekseyLeonov Aleksey VladimirovichДевликанова Светлана Сергеевна ДевликановаСветлана Сергеевна SergeevnaDevlikanova SvetlanaDevlikanova Svetlana SergeevnaНациональный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, РоссияИнститут проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук, г. Черноголовка, Россия383390http://ivuz-e.ru/issues/4-_2019/issledovanie_kni_polevykh_datchikov_kholla_v_rezhime_nepolnogo_obedneniya/

Previously, during investigation using the apparatus-technological simulation of SOI field-effect Hall sensor in the partial depletion mode an effect of its magnetic sensitivity has been discovered. In the work, in order to experimentally confirm the observed effect, the samples of SOI FEHS have been made and their parameters have been investigated in various modes of their operation. In order to improve the accuracy of measurements in the partial depletion mode the SOI FEHS design with a split drain has been used. The optimum load resistances of the bridge circuit have been determined. The analysis of the investigation of SOI FEHS samples has shown that in the mode of partial depletion, a peak of increased sensitivity has been observed. With the nominal load resistances of 1 MΩ and supply voltage of -9 V, the maximum magnitude of the magnetically induced signal increases by about 3 times in the mode of partial depletion versus full depletion. When recalculating the voltage difference across the load resistances DV to the magnetosensitivity, the magnetic sensitivity in the partial depletion mode can reach the values of 10 V/A·T, which is significantly higher than any known Hall semiconductor elements.

Ранее при исследовании с помощью приборно-технологического моделирования КНИ полевого датчика Холла (КНИ ПДХ) в режиме неполного обеднения обнаружен эффект повышения его магниточувствительности. В работе с целью экспериментального подтверждения обнаруженного эффекта исследованы параметры образцов КНИ ПДХ в различных режимах их функционирования. Для повышения точности измерений в режиме неполного обеднения использована конструкция ПДХ с расщепленным стоком. Определены оптимальные величины нагрузочных сопротивлений мостовой схемы. Анализ результатов исследования экспериментальных образцов КНИ ПДХ показал, что в режиме неполного обеднения наблюдается пик повышенной магниточувствительности. При номиналах нагрузочных сопротивлений 1 МОм и напряжении питания -9 В в режиме неполного обеднения по сравнению с полным обогащением максимальный магнитоиндуцированный сигнал увеличивается примерно в три раза. При пересчете разности напряжения на нагрузочных сопротивлениях Δ U в магниточувствительность удельная магниточувствительность ПДХ в режиме неполного обеднения может достигать значений порядка 10 В/А·Тл, что существенно выше, чем у полупроводниковых элементов Холла.

КНИ полевой датчик Холла (КНИ ПДХ)магниточувствительностьрежим неполного обеднения и обогащенияконцентрация примесиматематическое моделированиеповышенная магниточувствительность Popovich R.S. Hall effect devices. – Bristol: IOP Publishing Ltd., 2004. − 419 p.Some features of magnetometric and sensor devices based on the field effect Hall sensor / M.L. Baranochnikov, A.V. Leonov, V.N. Mordkovich et al. // Advanced Electromagnetics Symposium. Proceedings. – Paris, France, 2012. – P. 455–459.Полевой датчик Холла – новый тип преобразователя магнитного поля / В.Н. Морд-кович, М.Л. Бараночников, А.В. Леонов и др. // Датчики и системы. – 2003. – Вып. 7. – С. 33–38.Королёв М.А., Козлов А.В., Петрунина С.С. Особенности функционирования полевого датчика Холла на основе КНИ структур, предназначенного для работы в телекоммуникационных сетях // Тр. МФТИ. – 2015. – Т. 7. – №3. – С. 91–95.Павлюк М.И. Исследование и разработка КНИ полевых датчиков Холла с расширенными функциональными возможностями: дис. ... канд. тех.наук. – М., 2018. – 132 с.Королёв М.А., Павлюк М.И., Девликанова С.С. Физическая модель полевого датчика Холла на основе КНИ структуры // Изв. вузов. Электроника. – 2017. – Т. 22 – №2.– С. 166–170.Королёв М.А., Козлов А.В., Красюков А.Ю., Девликанова С.С. КНИ полевой датчик Холла с повышенной магниточувствительностью // Электронная техника. Сер.3. Микроэлектроника. – 2017. – №5. – С. 433 – 439.Королёв М.А., Козлов А.В., Красюков А.Ю., Девликанова С.С. Влияние концентрации примеси в пленке кремния на магниточувствительность КНИ полевых датчиков Холла // Изв. вузов. Электроника. – 2017. – Т. 22. – №3.– С. 231–237.Lau J., Ko P.K., Chan P.C.H. Modelling of split-drain magnetic field-effect transistor (MagFet) // Sensors and Actuators A: Physical. – 1995. – Vol.49. – No. 3. – С. 155–162.Compact model of dual-drain MAGFETs simulation / Yosry E. et al. // Int. J. Electron Commun Comput Eng. – 2009. – Vol. 1(2). – P. 112–116.Castaldo F.C., Mognon V.R., dos Reis Filho CA. Magnetically-coupled current sensors using CMOS split-drain transistors // IEEE Power Electronics Specialists Conference. – 2008. – P. 4777–4780.