JPH0311669A

JPH0311669A - 磁気トランジスタ

Info

Publication number: JPH0311669A
Application number: JP1144025A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nakamura; 哲郎中村; Satoshi Kikuchi; 敏菊地
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1991-01-18
Also published as: US5099298A; EP0402271A3; EP0402271A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明はラテラル型の磁気トランジスタに関するもので
ある。

［従来の技術］２つのコレクタ電極間の差電流により磁界の強さを検出
する磁気トランジスタが知られている。

第３図は一般的な磁気トランジスタの動作原理を示す図
である。第３図ではキャリアが電子の場合（ｎｐｎ）ラ
ンジスタの場合）を示し、その等価回路を第３図（Ｃ）
に示している。一般に、磁気トランジスタの比感度Ｓは
、Ｓ−△Ｉｃ／Ｉｃｏ・△Ｂで表される。ここで、△■
ｃは２つのコレクタの差電流、ＩＣＯはＢ＝０のときの
コレクタ電流、△Ｂは磁界の変化分である。

第３図（Ａ）は磁界Ｂが印加されていない状態を示し、
このときはエミッタＥよりコレクタＣ１、Ｃ２のそれぞ
れに到達する電子の量はほぼ等しいため、各コレクタ電
流は等しく　（ＩＣ，・ＩＣ２）なる。従って、２つの
コレツク間における差電流△Ｉｃは０°゛になる。これ
に対し、第３図（Ｂ）はこのトランジスタに対して垂直
方向に磁界が印加された状態を示し、ここでは磁界Ｂに
よるローレンツ力により電子の移動方向が図のように曲
げられ、コレクタＣ１に到達する電子の量、即ち、コレ
クタ電流ＩＣ，の方がコレクタＣ２のコレクタ電流■Ｃ
２よりも大きくなる。このようにして、磁界の強さＢは
、Ｂ■△■ｃ　（差電流）＝ＩＣ１１Ｃ２＞　Ｏで求め
られる。また、ベースの電位を変えることにより磁界の
検出特性を線形にしたり、コレクタ電流を増幅すること
もできる。

［発明が解決しようとしている課題］このような構成の磁気トランジスタでは、磁界により影
響されたキャリアのみが各コレクタに注入されることが
望ましいが、従来の構成の磁気トランジスタでは、磁界
検出に不要なキャリアも２つのコネクタＣ１，Ｃ２に注
入されてしまうため正確な磁界検出ができないという問
題がある。また、実際に磁界により影響されたキャリア
が全てコレクタＣ１及びＣ２に注入されず、その一部が
エミッタの両側などから流れ出してしまうため、磁界を
正確に測定することができない。更には、磁界による影
響を検出するためには、キャリアの移動する長さ（エミ
ッタからコレクタまての距離）を充分長くとる必要があ
るが、逆にこれらの距離を長くするとコレクタに到達す
るキャリアの数が少なくなり感度が低下するなどの問題
がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、磁界検出
に関係のないキャリアがコレクタ出力電極に流れ込まな
いようにすることにより、磁界検出の精度を高めた磁気
トランジスタを提供することを目的とする。

また本発明は、磁界に影響されるキャリアの流れ出しを
防止した磁気トランジスタを提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために本発明の磁気トランジスタは
以下の様な構成からなる。即ち、印加された磁界の強度
に対応して２つのコレクタ電極間に差電流を出力する磁
気トランジスタであって、エミッタ電極と、前記エミッ
タ電極より出力されて半導体中を移動するキャリアを取
出すため、前記エミッタ電極よりほぼ等距離でほぼ等間
隔に配置された少なくとも３つのコレクタ電極と、前記
エミッタ電極より前記コレクタ電極方向にキャリアを加
速するための第１のベース電極とを有する。

また他の発明によれば、前記エミッタ電極より前記コレ
クタ電極へのキャリアの移動経路周辺に設けられた第２
のベース電極を更に含んでいる。

［作用］以上の構成において、エミッタ電極より出力されて半導
体中を移動するキャリアを取出すため、そのエミッタ電
極よりほぼ等距離でほぼ等間隔に配置された少なくとも
３つのコレクタ電極の両端のコレクタ電極をコレクタ出
力電極とする。

また、他の発明の構成によれば、エミッタ電極よりコレ
クタ電極へのキャリアの移動経路周辺に設けられた第２
のベース電極をさらに含み、この第２のベース電極にエ
ミッタ電極に対して逆電圧をかけることにより、キャリ
アの側方向への流れ出しを防止する。

［実施例］以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細
に説明する。

［磁気トランジスタの説明（第１．２図）］第１図及び
第２図は実施例のラテラル磁気トランジスタの構成及び
等何回路を示す図で、第１図は紙面に対して垂直方向に
作用する磁界の強さを測定するラテラル型のｐｎｐ磁気
トランジスタ、同様に第２図は紙面に対して垂直方向に
作用する磁界の強さを測定するラテラル型のｎｐｎ磁気
トランジスタの場合で示している。

第１図（Ａ）において、１１は磁気トランジスタ１０の
Ａ−Ａ’断面を示しており、磁気トランジスタ１０のエ
ミッタＥ、コレクタＣ１，Ｃ２及びベースＢｌ、Ｂ４は
第３図に示した従来の磁気トランジスタのエミッタＥ、
コレクタＣ１，Ｃ２及びベースＢのそれぞれに対応して
いる。

この磁気トランジスタ１０は、ｐ形基板１２の上にｎエ
ピタキシャル層１３を成長させ、更にｎ″１層を拡散し
てベースＢ１〜Ｂ４（１４〜１７）を形成する。さらに
ベースボロン拡散などによりｐ形のエミッタＥ（１８）
及びコレクタＣ１〜Ｃ３（１９〜２１）を図のように形
成して作成される。２２，２．．３はボロン拡散などに
より形成された絶縁分離壁である。

以上の構成により、ベースＢ１と８４によりエミッタ１
８よりのキャリア（正孔）がコレクタ１９〜２１の方向
に加速される。また、エミッタ１８の両端に設けられた
ベースＢ２．Ｂ３　（１６゜１７）はｎ＋であるため、
キャリア（正孔）はベース部分１６．１７で再結合され
、それらベース１６．１７より外側には流れ出さない。

このことは、ベース１６．１７がエミッタ１８に対して
電位を持たない場合でも生じる。これにより、磁界検出
には不要である、ベース１６．１７より外側のキャリア
の流れを抑えることができる。

また逆に、ベース１６．１７にエミッタ１８に対して逆
電圧をかけると、エミッタ１８とベース１６．１７の間
に空乏層ができるため、エミッタ１８よりベース１６及
び１７方向に向かうキャリア（正孔）の流れを完全に阻
止できることになる。これにより、磁界検出に必要なキ
ャリアを十分にエミッタ１８よりコレクタ１９〜２１方
向に送り出すことができる。

一方、コレクタ側では、コレクタＣＩ　　Ｃ２（１９，
２１）の間にコレクタＣ３（２０）を設けている。磁界
の検出に必要なキャリアは、コレクタ１９及び２１に到
達して検出されるもので充分であり、エミッタ１８から
コレクタ２０に直進するキャリアは磁界検出には不要な
ものである。

よって、コレクタＣ３（２０）によりこれらの余分なキ
ャリアを取出して、コレクタＣ１，Ｃ２による磁界の検
出に影響を与えないようにしている。

第１図（Ｂ）はこのｐｎｐ磁気トランジスタ１０の等価
回路を示したもので、このトランジスタ１０はエミッタ
Ｅ、ベースＢｌ、Ｂ４及びコレクタＣ３を共通にした２
つのｐｎｐトランジスタの形で表すことができる。なお
、ベースＢ２とＢ３とを短絡して１つのベースとしても
よい。

第２図は第１図のｐ　ｎ　ｐ　磁気トランジスタの各部
の極性を逆にしたｎｐｎ磁気トランジスタの構成及び等
価回路を示す図である。

第２図（Ａ）において、４１は磁気トランジスタ４０の
Ｃ−Ｃ″断面示している。

この磁気トランジスタ４０は、ｐ形基板４２の上にｎエ
ピタキシャル層４３を成長させ、更にその上にベースボ
ロン拡散により９層５５を形成している。この９層部分
５５の上にｎ＋層を拡散してエミッタＥ４８及びコレク
タｃ１〜Ｃ３（４９〜５１）を形成する。そして、この
９層部分５５にベース３１〜Ｂ４　（４４〜４７）を図
のように設けて作成される。５２．５３はボロン拡散な
どにより形成された絶縁分離壁である。

このトランジスタ４０における動作は、第１図］　１の場合はキャリアが正孔であったのに対して、第２図で
はキャリアが電子である点が異なるのみで、基本動作原
理は同じであるため、その動作を簡単に説明する。

ベースＢｌ（４４）とベースＢ４　（４５）はエミッタ
４８よりコレクタ４９〜５１方向に移動するキャリア（
電子）を加速するために設けられており、ベースＢ２．
Ｂ３　（４６，４７）は、磁界の検出に関係のないキャ
リアの回り込みなどを防止するために設けられている。

また、コレクタＣ３（５０）は磁界に影響されないキャ
リアを取出すためのもので、これらのキャリアがコレク
タＣ１あるいはＣ２に流入することによる磁界検出精度
の低下を防止している。

第２図（Ｂ）ばこのｎｐｎ磁気トランジスタの等価回路
を示す図で、エミッタＥ、ベースＢｌ。

］　２Ｂ４及びコレクタＣ３を共通にする２つのｎｐｎトラン
ジスタが結合された形で構成されている。

このように本実施例によれば、 ■２つのコレクタ間にさらにコレクタを設け、このコレ
クタにより磁界の検出に不要なキャリアを除去すること
により、磁界検出の感度が向上できる。

■エミッタからトランジスタ素子の周辺方向に移動する
キャリアの移動を抑えることにより、磁界により影響さ
れるキャリアの数の減少を防止できる。これにより、感
度の向上が図れる。

■エミッタよりコレクタ側にキャリアが移動する経路の
両側にベースを設け、そのベースにエミッタに対して逆
電圧をかける。これにより、キャリアの移動経路を狭く
して感度を上げることができる。

このようにして、本実施例によれば微少磁界を高安定に
比例して出力することができるため、ＤＣ成分からＡＣ
成分までの加速度を検出できる加速度センサにも応用で
きる。

また、本実施例の磁気トランジスタはバイポーラプロセ
スによるシリコンに形成したラテラル磁気トランジスタ
であるため、信号処理回路などとの１チツプ化が可能に
なり、更に他の制御回路などを含めたインテリジェント
センサの開発にも適している。

なお、前述した実施例では３つのコレクタは直線状に配
されているが、これに限定されるものでなく、エミッタ
を中心とした円周上に等間隔に配されるようにしてもよ
い。また、これらコレクタやペースの数は、この実施例
に限定されるものでないことはもちろんである。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、磁界検出に関係の
ないキャリアがコレクタ出力電極に流れ込まないように
することにより、磁界検出の精度を高められる効果があ
る。

また本発明によれば、磁界に影響されるキャリアの流れ
出しを防止し、キャリアの移動経路を狭くして、感度を
向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は実施例のｐｎｐ磁気トランジスタの構成
を示す図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のトランジスタの等価回路
図、第２図（Ａ）は実施例のｎｐｎ磁気トランジスタの構成
を示す図、　５６第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）のトランジスタの等価回路
図、そして第３図は従来の磁気トランジスタの動作原理を示す図で
、第３図（Ａ）は磁界が存在しないときのキャリアの流
れを示す図、第３図（Ｂ）は磁界Ｂが存在するときのキ
ャリアの流れを示す図、第３図（Ｃ）はその等価回路図
である。図中、１０．４０・・・磁気トランジスタ、１２゜４２
・・・ｐ形基板、１３．４３・・・ｎエピタキシャル層
、１４〜１７．４４〜４７・・・ベース、１８，４８・
・・エミッタ、１９〜２１．４９〜５１・・・コレクタ
、２２，２３，５２．５３・・・絶縁分離壁である。Ｅ、（Ｂ）第１図（Ｂ）第２図ＩＣ＋ＩＣ２ＩＣ＋Ｃ２（Ａ）ＣＢ）０１〒ＴＣ２３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）印加された磁界の強度に対応して２つのコレクタ
電極間に差電流を出力する磁気トランジスタであつて、エミッタ電極と、前記エミッタ電極より出力されて半導体中を移動するキ
ャリアを取出すため、前記エミッタ電極よりほぼ等距離
でほぼ等間隔に配置された少なくとも３つのコレクタ電
極と、前記エミッタ電極より前記コレクタ電極方向にキャリア
を加速するための第１のベース電極とを有し、前記少なくとも３つのコレクタ電極の両端のコレクタ電
極をコレクタ出力電極とすることを特徴とする磁気トラ
ンジスタ。
（２）前記エミッタ電極より前記コレクタ電極へのキャ
リアの移動経路周辺に設けられた第２のベース電極を更
に含むことを特徴とする請求項第１項に記載の磁気トラ
ンジスタ。