用于检测物体的转动的装置、传感器及用于检测目标物的传感器的制造方法
【专利说明】用于检测物体的转动的装置、传感器及用于检测目标物的传感器
[0001]在先临时申请的优先权声明
[0002]本申请要求2013年11月13日递交的标题为“POSIT1NAL AND ROTAT1NDIRECT1N SENSOR AND METHOD THEREOF”的文档号为0NS01651 的具有共同发明人JacquesBertin的在先递交的临时申请第61/903，924号的优先权权益，该临时申请通过引用合并于此。
技术领域
[0003]本实用新型总体上涉及电子学，更具体地，涉及半导体及其结构以及形成半导体器件的方法。
【背景技术】
[0004]过去，电子工业的各种方法和结构用来形成位置传感器。在诸如内燃机或其它旋转机器的机轴或凸轮轴之类的一些应用中，可能已期望确定机轴或凸轮轴或其它旋转元件的位置和旋转方向。在一些应用中，使用霍尔效应(Hall Effect)传感器来感测所述位置。在一些应用中，可以在利用永磁铁封装的集成电路(IC)中实现所述传感器和传感器接口。所述集成电路可以在印刷电路板(PCB)上与很少的附加器件相连接。在一些应用中，传感器的成本高于期望。在一些应用中，永磁铁的成本可能高于期望。
[0005]在一些系统中，来自传感器外部的电磁干扰或噪声可能与传感器的正常工作相干扰。
[0006]相应地，期望具有减少成本和/或改善存在噪声情况下的性能的传感器和方法。【实用新型内容】
[0007]为了解决上述和其他问题，根据实用新型的一方面，提供了一种用于检测物体的转动的装置，包括:具有传感器电路的半导体器件，所述传感器电路包括信号生成器，所述信号生成器被配置用于生成激励信号；所述传感器电路的第一端子被配置用于将所述激励信号耦合到激励元件；所述传感器电路的第一解调器，被配置用于接收所述激励信号和接收来自第一接收器传感器的第一接收器信号，其中所述第一接收器信号表示在所述激励元件与所述第一接收器传感器之间形成的第一互感，所述第一解调器被配置用于形成表示所述第一互感的第一检测信号；所述传感器电路的第二解调器，被配置用于接收所述激励信号和接收来自第二接收器传感器的第二接收器信号，其中所述第二接收器信号表示在所述激励元件与所述第二接收器传感器之间形成的第二互感，所述第二解调器被配置用于形成表示所述第二互感的第二检测信号；所述传感器电路被配置用于响应于所述第一检测信号与第一基准信号之间的差而确立转动检测信号；以及所述传感器电路被配置用于响应于所述第二检测信号与自适应基准信号之间的差而确立转动方向信号。
[0008]根据本实用新型的另一方面，提供了一种传感器电路，包括:传感器电路，被配置用于接收来自第一接收器传感器的第一接收器信号并形成第一检测信号，其中所述第一检测信号具有响应于金属物从所述第一接收器传感器的远端移动至所述第一接收器传感器的第一部分的近端而增大的幅度，其中所述第一检测信号的幅度响应于所述金属物朝向所述第一接收器传感器的基本上的中心移动而减小；所述传感器电路被配置用于响应于所述第一检测信号的第一值而确立转动检测信号；所述传感器电路被配置用于接收来自第二接收器传感器的第二接收器信号并形成第二检测信号，其中响应于所述金属物位于基本上在所述第二接收器传感器的中心处的位置，所述第二检测信号具有最小值，并响应于所述金属物具有远离所述第二接收器传感器的中心的位置而具有较大值；以及所述传感器电路被配置用于响应于所述第二检测信号的第一值而确立转动方向信号。
[0009]根据本实用新型的另一方面，提供了一种传感器电路，包括:第一接收器电路，被配置用于接收表示第一互感的第一信号和形成表示所述第一互感的第一检测信号，其中所述第一可变互感响应于金属物的位置而变化；第二接收器电路，被配置用于接收表示第二互感的第二信号和形成表示所述第二互感的第二检测信号，其中所述第二互感响应于所述金属物的位置而变化；以及识别电路，被配置用于响应于所述第一检测信号的第一值而确立移动检测信号，并被配置用于响应于所述第二检测信号的第一值而确立移动方向信号。
[0010]根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于检测目标物的传感器，包括:激励元件，被配置用于接收来自传感器电路的交流信号并形成磁场；第一接收器传感器，被配置成具有与所述激励元件之间的第一互感，所述第一接收器传感器包括沿着第一方向缠绕的第一回路，并具有沿着基本上与所述第一方向相反的第二方向缠绕的第二回路，使得在所述目标物不存在的情况下所述第一互感基本上为空值；以及第二接收器传感器，被配置成具有与所述激励元件之间的第二互感，所述第二接收器传感器包括具有沿着第三方向缠绕的第一部分和沿着基本上与第三方向相反的第四方向缠绕的第二部分的第三回路，并包括具有基本上沿着第三方向缠绕的第三部分和基本上沿着第四方向缠绕的第四部分的第四回路，使得在所述目标物不存在的情况下所述第二互感基本上为空值。
[0011]根据上述技术方案，可以解决上述提出的、现有技术中存在的至少一种问题。
【附图说明】
[0012]图1A和图1B示出了根据本实用新型的包括接近传感器系统和可移动物体的旋转的一部分的实施例的一个示例；
[0013]图2示意性地示出了根据本实用新型的可以是图1A和图1B的系统的一部分的实施例的、感测系统的一部分的实施例的示例；
[0014]图3A、图3B和图3C用图形方式示出了根据本实用新型的可以是图2的传感器元件的替代性实施例的示例的、传感器元件的组合的一部分的实施例的一些示例；
[0015]图4用图形方式示出了根据本实用新型的图1A和图1B的传感器元件的一些配置的实施例的示例的部分；
[0016]图5示意性地示出了根据本实用新型的可以是图2的传感器电路的替代性实施例的传感器电路的部分的实施例的;^例；
[0017]图6A、图6B和图6C是具有根据本实用新型的由图1A和图1B和/或图5的电路形成的信号中的一些信号的绘图的图示；
[0018]图7A和图7B是示出了的根据本实用新型的由图1A和图1B和/或图5的电路形成的信号中的一些信号的变型的示例实施例的图示；
[0019]图8A、图8B和图8C示出了根据本实用新型的传感器元件的其它示例实施例的部分;
[0020]图9示出了根据本实用新型可以在其上形成传感器元件的部分的印刷电路(PC)板的实施例的示例的分解图；
[0021]图10示出了根据本实用新型的图1A和图1B、图2和/或图5的系统的部分的半导体器件的放大平面图；以及
[0022]图11示意性地示出了根据本实用新型的可以是图2或图5的半导体电路的部分的替代性实施例的半导体电路的部分的实施例的示例。
[0023]为了图示的简单和清楚起见，图中的元件不一定是按比例的，为了图示的目的，一些元件可能被放大，并且不同的图中的相同的附图标记表示相同的元件，除非另外说明。此夕卜，为了描述的简单起见，可能省略对众所周知的步骤和元件的描述和细节。在此使用的载流元件或载流电极意味着承载通过器件的电流的器件的元件，例如金属氧化物半导体(MOS)晶体管的源极或漏极、或者双极晶体管的射极或集电极、或者二极管的阴极或阳极，并且控制元件或控制电极意味着控制通过器件的电流的器件的元件，例如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。此外，一个载流元件可以承载沿一个方向通过器件的电流，例如承载进入器件的电流，并且第二载流元件可以承载沿相反方向通过器件的电流，例如承载离开器件的电流。尽管所述器件在此可以被说明为某种N通道或P通道器件、或某种N型或P型器件、或某种N型或P型掺杂区域，但是本领域的普通技术人员将理解，根据本实用新型其余的器件也是可以的。本领域的普通技术人员将理解，导电类型指的是通过其发生导电的机构，例如通过空穴或电子的导电，因此，导电类型并不指掺杂浓度，而是指掺杂类型，例如P型或N型。本领域的技术人员将认识到，在此使用的涉及电路工作的词语“在...期间”、“同时”、“当...时”并不是意味着一发生启动动作就立即发生动作的精确的词语，而是意味着在由启动动作启动的反应之间可能存在一些小的但合理的延迟，例如各种传播延迟。此外，词语“同时”意味着至少在启动动作的持续时间的一些部分之内发生某个动作。词语“大约”或“基本上”的使用意味着元件的值具有期望接近于所述的值或位置的参数。但是，如同本领域中众所周知的，总是存在妨碍所述值或位置精确地成为所述的值或位置的较小变化。本领域中广泛确定的是，距精确如所述的理想目标的直至至少百分之十(10%)(以及对于半导体掺杂浓度的直至百分之二十)的变化是合理的变化。当被与对信号的陈述相关地使用时，词语“确立(asserted) ”意味着信号的激活状态，并且词语“否定”意味着信号的非激活状态。信号的实际电压值或逻辑状态(例如“I”或“O”)取决于是使用正逻辑还是负逻辑。因此，取决于是使用正逻辑还是负逻辑，确立可以是高电压或高逻辑、或者低电压或低逻辑，并且否定可以是低电压或低状态、或者高电压或高逻辑。在此使用正逻辑惯例，但是本领域的技术人员将理解，也可以使用负逻辑惯例。权利要求或/和对附图的详细说明中的在元件的名字的一部分中使用的词语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区分相似的元件，而不一定是用于描述时间的、空间的、分级的或任何其它方式的顺序。应当理解，这样使用的词语在适当的场景下是可互换的，并且在此描述的实施例能够以除了在此描述或示出的顺序之外的顺序来操作。对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着结合所述实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在本说明书中各处的出现并不一定是指同一实施例，而是在一些情况下可能是指同一实施例。此外，对于本领域的普通技术人员而言显而易见的是，在一个或更多个实施例中，特定的特征、结构或特性可以以任何适当的方式组合。为了附图的清楚起见，器件结构的掺杂区域被示出为具有大体上为直线的边缘和精确角度的拐角。但是，本领域的技术人员将理解，由于掺杂物的扩散和活化，掺杂区域的边缘通常可能不是直线，并且拐角可能不是精确的角度。
【具体实施方式】
[0024]图1A和图1B示出了包括接近传感器系统12和可移动物体的旋转系统10的一部分的实施例的一个示例。在一些实施例中，可移动物体可以是具有突出部的轮11。在一个实施例中，突出部可以是可用于驱动轮11旋转的诸如齿轮的齿之类的齿。图1B中的俯视图也示出了接近传感器系统12和轮11连同齿14和15。如同在下文中将进一步看到的，传感器系统12包括可用于确定轮11是否正在移动以及移动方向的传感器元件和传感器电路。
[0025]图2示意性地示出了可以是图1A和图1B的系统12的一部分的实施例的感测系统120的一部分的实施例的示例。系统120的实施例包括传感器电路127和传感器元件121。传感器电路127的实施例可以包括第一接收器电路133，第一接收器电路133被配置用于接收表示传感器123的第一可变互感的第一信号134并形