经应力及温度补偿的霍尔传感器及方法技术

一种用于测量磁场强度的集成半导体设备(100、200、1500)，包括：霍尔传感器(11)、具有第一应力灵敏度(SS1)和第一温度灵敏度(TS1)的第一侧向各向同性传感器(21)、具有第二应力灵敏度(SS2)和第二温度灵敏度(TS2)的第二侧向各向同性传感器(31)、任选的放大装置(13)、数字化装置(14)；以及计算装置，其被配置成基于可被表示成仅含两个参数(Δσiso、ΔT或V1、V2)的n阶多项式的预定义的公式来在数字域中计算经应力和温度补偿的霍尔值(VHcomp)。这些参数(V1、V2)可直接从传感器元件被获得，或者它们(Δσiso、ΔT)可根据两个联立方程的组被计算出。一种获得霍尔电压信号并且针对应力和温度漂移补偿所述信号的方法。

Holzer sensor and method compensated by stress and temperature

An integrated semiconductor device for measuring magnetic field intensity (100, 200, 1500), including: Holzer (11), the sensor has a first stress sensitivity (SS1) and the first temperature sensitivity (TS1) of the first lateral isotropic sensor (21), with second stress sensitivity and temperature sensitivity of second (SS2) (TS2) the second lateral isotropic sensor (31) and amplification device (13) and optionally a digital device (14); and a calculation unit configured to be represented with only two parameters (delta sigma delta based on ISO, T or V1, V2) n predefined order polynomial of the the Holzer formula to calculate the stress and temperature compensation value in the digital domain (VHcomp). These parameters (V1, V2) can be obtained directly from the sensor element, or they (delta sigma ISO, Delta T) can be calculated according to the set of two simultaneous equations. A method for obtaining Holzer voltage signals and compensating the signals for stress and temperature drift.

【技术实现步骤摘要】
经应力及温度补偿的霍尔传感器及方法
本专利技术一般涉及集成霍尔传感器的领域，并且具体而言涉及针对温度和机械应力作出补偿的集成霍尔传感器的领域。本专利技术还涉及一种针对机械应力和温度两者补偿霍尔传感器读数的方法。
技术介绍
霍尔传感器的基本功能是基于所谓的“霍尔效应”来测量磁场的大小，借助霍尔效应，当电流在存在磁场的情况下流过导体时，在所述导体(例如导电板)上生成电压。这种现象在本领域中是众所周知的，并因此在这里无需作进一步解释。然而，存在与霍尔传感器的读数相关的几个问题：1)霍尔电压通常非常小(通常在微伏到毫伏的范围内)，因此需要被放大，但是霍尔元件和放大器两者可能具有偏移(放大器的输出在存在零磁场的情况下是非零的)。在现有技术中通常通过(在生产期间)测量校准中的偏移电压、将测得的值储存在设备中的非易失性存储器中并且在实际使用设备期间取回被储存的值并从放大器的输出中减去它来使该问题得到解决。1b)另一个问题在于该偏移并非随时间不变，而是漂移的。在现有技术中通过使用称为“自旋电流”和/或“斩波”的原理来使该问题得到解决。与电流自旋结合的极性的切换被用来消除霍尔元件的偏移和放大器的偏移。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量磁场强度的集成半导体设备(100、200)，包括：至少一个霍尔元件(11)，所述至少一个霍尔元件被配置成用于提供指示待测量的所述磁场强度的霍尔信号(Vh)；第一侧向各向同性传感器(21)，所述第一侧向各向同性传感器具有第一应力灵敏度(SS1)和第一温度灵敏度(TS1)，并且被配置成用于提供第一传感器信号(Vsens1)；第二侧向各向同性传感器(31)，所述第二侧向各向同性传感器具有第二应力灵敏度(SS2)并具有第二温度灵敏度(TS2)，并且被配置成用于提供第二传感器信号(Vsens2)；其中所述第一温度灵敏度(TS1)不同于所述第二温度灵敏度(TS2)，或者所述第一应力灵敏度(SS...

【技术特征摘要】
2016.05.10 EP 16168968.21.一种用于测量磁场强度的集成半导体设备(100、200)，包括：至少一个霍尔元件(11)，所述至少一个霍尔元件被配置成用于提供指示待测量的所述磁场强度的霍尔信号(Vh)；第一侧向各向同性传感器(21)，所述第一侧向各向同性传感器具有第一应力灵敏度(SS1)和第一温度灵敏度(TS1)，并且被配置成用于提供第一传感器信号(Vsens1)；第二侧向各向同性传感器(31)，所述第二侧向各向同性传感器具有第二应力灵敏度(SS2)并具有第二温度灵敏度(TS2)，并且被配置成用于提供第二传感器信号(Vsens2)；其中所述第一温度灵敏度(TS1)不同于所述第二温度灵敏度(TS2)，或者所述第一应力灵敏度(SS1)不同于所述第二应力灵敏度(SS2)，或者二者；数字化装置(14)，所述数字化装置被布置成用于数字化所述霍尔信号和所述第一传感器信号以及所述第二传感器信号，以便获得经数字化的霍尔信号(VH)、经数字化的第一传感器信号(V1)以及经数字化的第二传感器信号(V2)；计算装置，所述计算装置被配置成用于使用仅含作为所述经数字化的第一传感器信号(V1)和所述经数字化的第二传感器信号(V2)的两个参数的预定义的校正公式(CF、CFb)来计算经应力补偿和经温度补偿的霍尔值(VHcomp)。2.根据权利要求1所述的集成半导体设备(100、200)，其特征在于，其中所述预定义的校正公式(CF、CFb)可由下式中的一者表示或者等同于下式中的一者：a)公式：VHcomp＝VH/CF，其中CF是校正因子，其可由以下仅含两个变量的n阶多项式表示或者等同于以下仅含两个变量的n阶多项式：其中ΔV1＝V1-V1o，ΔV2＝V2-V2o，V1o是校准期间测得的所述第一传感器(21)的经数字化的输出，V2o是在校准期间测得的所述第二传感器(31)的经数字化的输出，是预定义的常数；M、i、j是整数；并且M表示所述多项式的阶数；或者b)公式：VHcomp＝VHxCFb，其中CFb是校正因子，其可由以下仅含两个变量的n阶多项式表示或者等同于以下仅含两个变量的n阶多项式：其中ΔV1＝V1-V1o，ΔV2＝V2-V2o，V1o是校准期间测得的所述第一传感器(21)的经数字化的输出，V2o是在校准期间测得的所述第二传感器(31)的经数字化的输出，是预定义的常数；R、i、j是整数；并且R表示所述多项式的阶数。3.根据权利要求2所述的集成半导体设备(100、200)，其特征在于，其中所述校正因子(CF、CFb)的多项式是以下中的一者：i)含两个变量(ΔV1、ΔV2)的二阶多项式；ii)含与具有所述第一和第二传感器(21、31)的最高温度灵敏度(TS1)的所述传感器相关的所述变量(ΔV1)的三阶多项式以及含所述另一变量(ΔV2)的一阶多项式；ii)含与具有所述第一和第二传感器(21、31)的最高温度灵敏度(TS1)的所述传感器相关的所述变量(ΔV1)的四阶多项式以及含所述另一变量(ΔV2)的一阶多项式；并且任选地，其中在情况ii)或情况iii)中，所述计算装置被适配成用于使用所述第一和/或第二变量(ΔV1、ΔV2)的等距或非等距间隔来将所述多项式表达式评估成分段线性或分段二次逼近。4.根据前述权利要求中任一项所述的集成半导体设备(100、200)，其特征在于，还包括可操作地连接到所述计算装置的非易失性存储装置，所述存储装置被适配成用于储存在校准期间被确定的至少两个值(σiso_ref、Tref；V1offset、V2offset)，并且任选地用于储存所述多项式方程的预定义的系数。5.根据前述权利要求中任一项所述的集成半导体设备(100、200)，其特征在于，还包括用于以恒定的预定电压偏置所述至少一个霍尔元件和所述第一传感器(21)以及所述第二传感器(31)的装置。6.根据前述权利要求中任一项所述的集成半导体设备(100、200)，其特征在于，其中所述至少一个霍尔元件是水平霍尔板。7.根据前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·休伯林登贝格尔，S·法兰西斯，
申请(专利权)人：迈来芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH