CN104272074B - 压力传感器 - Google Patents

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Abstract

该压力传感器具备：传感器主体，具有第一面和在所述第一面具有开口的空腔；悬臂，具有支撑在所述第一面上的基端部、以及在所述开口的内侧在与所述开口的周缘之间以形成间隙的方式而配设的前端部，所述悬臂由按照所述空腔的内部和外部的压力差而弯曲变形的半导体材料形成；以及位移测定部，以比按照用G表示所述间隙的宽度（μm）、用V表示所述空腔的容积（ml）、用k表示比例常数的下述式（1）而规定的下限频率fLOW（Hz）更大的频率、测定按照所述压力差而振动的所述悬臂的位移。。

Description

压力传感器
技术领域
本发明涉及基于压力差检测压力变动的压力传感器。
本申请基于在2012年5月2日向日本申请的特愿2012－105306号而主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
以往，作为检测压力变动的压力传感器（差压传感器），已知的压力传感器具备：例如，具有透孔或凹部的基板、具有通气孔的收纳容器、以及配设于收纳容器内并能在透孔内或凹部内振动地被基板悬臂支撑的压电元件（参照专利文献1）。
依据该压力传感器，响应于经由通气孔传递到收纳容器内的压力变动而压电元件振动，因此，能够基于该压电元件的电压变化而检测压力变动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4－208827号公报。
发明内容
发明要解决的课题
此外，这种压力传感器设计为能够检测按照压力传感器的用途等的频带内的压力变动。此时，例如举出上述专利文献1的压力传感器为例时，压力变动的检测灵敏度由压电元件的形状、透孔或凹部的容积、以及在透孔或凹部和外部气体之间进出的流量等而决定，尤其是大大依赖于压电元件的形状。
然而，由于压电元件在压电体的两表面具备电极膜等，所以难以谋求薄型化，难以确保变形量较大。因此，如上述专利文献1公开的那样的压电传感器，压力变动检测存在限度，在进行微小压力变动的检测的情况下不充分。
另外，认为压电传感器能够检测的压力变动的上限频率位于压电元件的谐振频率附近。另一方面，关于下限频率，现状是不能从设计指南得到任何信息。因此，在缓缓地压力变动的情况下，难以正确掌握能够测定到何种程度的水平的频率等。
由此，为了获得压电传感器能够检测的压力变动的下限频率，除了通过基于各种设计参数而制作多种压电传感器、并将这些压电传感器的检测结果多次组合、从而实测下限频率以外没有其它方法。因此，实际上难以将压电传感器能够检测的下限频率设定为任意值。
本发明考虑到这样的情况制作而成。本发明的目的是提供一种压力传感器，该压力传感器能够精度良好地检测微小的压力变动，并且能够将压力变动的下限频率设定为期望的值，能够任意地设定能够检测的压力变动的频带。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明提供了以下方案。
（1）本发明的一种方式所涉及的压力传感器具备：传感器主体，具有第一面和在所述第一面具有开口的空腔；悬臂，具有支撑在所述第一面上的基端部、以及在所述开口的内侧在与所述开口的周缘之间以形成间隙的方式而配设的前端部，所述悬臂由按照所述空腔的内部和外部的压力差而弯曲变形的半导体材料形成；以及位移测定部，以比按照用G表示所述间隙的宽度（μm）、用V表示所述空腔的容积（ml）、用k表示比例常数的下述式（1）而规定的下限频率fLOW（Hz）更大的频率、测定按照所述压力差而振动的所述悬臂的位移。
。
依据上述本发明的一种方式所涉及的压力传感器，在传感器外部的压力变动的情况下，空腔的外部与内部之间产生压力差，悬臂按照该压力差弯曲变形。另外，该变形后，随着时间的经过，压力传递介质通过间隙在空腔的内部和外部之间流动。因此，空腔内部的压力和空腔外部的压力缓缓变为均衡状态，悬臂的弯曲缓缓变小而恢复到原来的状态。因此，上述本发明的一种方式所涉及的压力传感器，能够基于通过位移测定部的悬臂的位移测定（弯曲变形测定）的结果而检测压力变动。
特别是，由于能够通过半导体工艺技术而利用硅等半导体材料形成悬臂，所以与现有的压电元件相比，上述本发明的一种方式所涉及的压力传感器，易于薄型化，能够精度良好地检测微小的压力变动。
此外，在间隙的宽度较大的情况下，难以产生空腔的内部与外部的压力差，所以存在着压力变动的下限频率上升的倾向。另一方面，在间隙的宽度较小的情况下，易于维持空腔的内部与外部的压力差，所以即使是对于微小的压力变动也能容易地检测，存在着压力变动的下限频率下降的倾向。
另外，在空腔的容积较小的情况下，与间隙的宽度较大的情况相同，难以产生空腔的内部与外部的压力差，所以压力变动的下限频率存在着上升的倾向。另一方面，在空腔的容积较大的情况下，与间隙的宽度较小的情况相同，由于易于维持空腔的内部与外部的压力差，所以存在着压力变动的下限频率下降的倾向。
而且，本发明的发明人进一步研究下限频率、间隙的宽度及空腔的容积的一般关系，发现了下限频率、间隙的宽度及空腔的容积满足上述式（1）。由此，能够通过仅使间隙的宽度及空腔的容积的值变化的简便的设计，将在现有的压力传感器中困难的能检测的压力变动的下限频率设定为期望的值。因此，能够任意设定能检测的压力变动的频带，能够广泛地应对各种用途，能够获得易于发挥最佳性能的高质量的压力传感器。
（2）在上述本发明的一种方式所涉及的压力传感器中，所述比例常数k优选为0.005～0.02的范围。
在该情况下，在间隙的宽度为1μm～10μm的范围、并且空腔的容积为0.5ml～5ml的范围内，能够将下限频率更正确地设定为期望的值。
（3）在上述本发明的一种方式所涉及的压力传感器中，优选所述位移测定部以比根据下述式（2）规定的下限频率fLOW（Hz）更大的频率测定按照所述压力差而振动的所述悬臂的位移，
，
（式中，fnoise是噪声频率（Hz））。
在该情况下，能够将压力变动的下限频率设定得比要噪声截止的频率高。因此，能够获得难以受例如大气压变动等影响的压力传感器，能够集中检测检测对象的压力变动，能够进一步提高作为压力传感器的价值。
（4）在上述本发明的一种方式所涉及的压力传感器中，优选所述位移测定部具有在所述基端部形成的压电电阻。
在该情况下，由于利用压电电阻（压力元件），所以所述悬臂能成为自身位移检测型悬臂。因此，能够进一步高精度地检测压力变动。
发明效果
依据上述本发明的方式所涉及的压力传感器，能够精度良好地检测微小的压力变动，并且能够将压力变动的下限频率设定为期望值，能够任意设定所检测的压力变动的频带。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的压力传感器的平面图。
图2是沿着图1所示的A－A线的压力传感器的截面图。
图3A是示出图1所示的压力传感器中的压力输出的一个例子的图。
图3B是示出图1所示的压力传感器中的传感器输出的一个例子的图。
图4A是示出图1所示的压力传感器的图3A所示的期间A中的动作的一个例子的图。
图4B是示出图1所示的压力传感器的图3A所示的期间B中的动作的一个例子的图。
图4C是示出图1所示的压力传感器在图3A所示的期间C中的动作的一个例子的图。
图5A是示出外部气压Pout的频率为0.1Hz的情况下、图1所示的压力传感器中的外部气压、内部气压、以及外部气压与内部气压的差压的关系的图。
图5B是示出外部气压Pout的频率为0.5Hz的情况下、图1所示的压力传感器中的外部气压、内部气压、以及外部气压与内部气压的差压的关系的图。
图5C是示出外部气压Pout的频率为1Hz的情况下、图1所示的压力传感器中的外部气压、内部气压、以及外部气压与内部气压的差压的关系的图。
图6A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验1中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图6B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验1中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图7A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验2中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图7B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验2中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图8A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验3中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图8B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验3中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图9A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验4中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图9B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验4中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图10A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验5中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图10B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验5中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图11A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验6中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图11B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验6中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图12A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验7中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图12B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验7中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图13A是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验8中的外部气压Pout的频率与差压（外部气压Pout与内部气压Pin之差）的关系的图。
图13B是示出利用图1所示的压力传感器的验证实验8中的外部气压Pout的频率与相位差的关系的图。
图14是示出本发明的一个实施方式所涉及的压力传感器的变形例的平面图。
图15是图14所示的检测电路的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对于本发明的一个实施方式所涉及的压力传感器进行说明。
＜压力传感器的结构＞
如图1及图2所示，本实施方式所涉及的压力传感器1检测既定频带的压力变动，并利用将例如硅支撑层2a和氧化硅膜等氧化层2b、及硅活性层2c热粘合的SOI基板2而形成，并且具备：传感器主体3、悬臂4和位移测定部5。
传感器主体3通过例如SOI基板2中的硅支撑层2a及氧化层2b而形成为在上方开口的有底筒状。传感器主体3的内部空间是空腔（空气室）10。在传感器主体3的上方开口的部分是连通空腔10的内部和外部的连通开口11（空腔10的上方）。即，传感器主体3的上表面（第一面3b）具有连通空腔10的内部和外部的连通开口11。
此外，在图示的例子中，虽然传感器主体3形成为俯视长方形状，但不限于该形状。
上述悬臂4具有基端部4a和作为自由端的前端部4b，并形成为沿着传感器主体3的长边方向从基端部4a向着前端部4b而在一个方向延伸的板状，基端部4a以由传感器主体3以悬臂状支撑的状态而配设于连通开口11的内侧。
具体而言，悬臂4由例如SOI基板2中的硅活性层2c形成，通过在基端部4a处整体地固定于第一面3b而由传感器主体3悬臂支撑。由传感器主体3悬臂支撑的悬臂4具有俯视长方形状，接近连通开口11的开口端，大致闭塞连通开口11。由此，悬臂4能够按照空腔10的内部与外部的压力差而以基端部4a为基点弯曲变形。
此外，在传感器主体3的周壁部3a处的基端部4a未固定的部分的上表面，整体地固定有由SOI基板2中的硅活性层2c形成的框部12。另外，在悬臂4的外周缘与连通开口11的周缘11b之间（前端部4b与周缘11b之间），宽度G的间隙13沿着悬臂4的外周缘形成为俯视U字状。
此外，在图示的例子中，关于间隙13，传感器主体3的长边方向上的间隙的宽度和传感器主体3的短边方向上的间隙的宽度都以相同宽度G形成，但是，例如，也可以以不同的方式形成传感器主体3的长边方向上的间隙的宽度和传感器主体3的短边方向上的间隙的宽度。另外，也可以以间隙的宽度适当变化的方式形成间隙13。
在该情况下，以宽度最宽的部分的间隙的宽度作为宽度G，使用后述的式（1）即可。
悬臂4的基端部4a，具有形成为俯视U字状的贯通孔15，悬臂4设计为容易弯曲变形。但是，贯通孔15的形状不限于上述形状。另外，贯通孔15并不是必需的，也可以没有。
此外，悬臂4的基端部4a具有以将贯通孔15在传感器主体3的短边方向上夹入的方式形成的一对压电电阻20。从压电电阻20检测到的电阻值按照悬臂4的弯曲量（位移量）而变化。在各压电电阻20，连接有由导电性材料形成的布线部21，包含布线部21及压电电阻20的整体形状为俯视U字状。另外，在压电电阻20，连接有基于从压电电阻20检测到的电阻值而测定悬臂4的位移的检测电路22。
由此，在通过检测电路22对一个压电电阻20施加既定电压的情况下，以该电压施加为起因的电流迂回贯通孔15，并从一个压电电阻20经由布线部21而流动至另一个压电电阻20。
因此，检测电路22能够将按照悬臂4的位移（弯曲变形）而变化的从压电电阻20检测到的电阻值作为电输出信号取出。因此，能够基于该输出信号（传感器输出）检测悬臂4的位移，能够检测压力变动。
此外，压电电阻20通过将例如磷等掺杂剂（杂质）采用离子注入法或扩散法等各种方法掺杂而形成。另外，在压电电阻20及布线部21的上表面，作为保护膜覆盖有未图示的绝缘膜，防止压电电阻20及布线部21与外部电接触。
另外，压电电阻20、布线部21及检测电路22构成测定悬臂4的位移的位移测定部5。
（压力传感器的工作）
接着，对于利用压力传感器1检测压力变动的情况进行说明。
首先，如图3A所示的期间A那样，在空腔10的外部的压力（以下，称为外部气压Pout）与空腔10的内部的压力（以下，称为内部气压Pin）的压力差为零的情况下，如图4A所示，悬臂4不弯曲变形。
在此，如图3A中的时刻t1以后的期间B所示，在例如外部气压Pout阶梯状上升的情况下，在空腔10的外部与内部之间产生压力差。因此，如图4B所示，悬臂4向着空腔10的内部弯曲变形。
于是，按照悬臂4的弯曲变形、压电电阻20产生应变，电阻值变化。因此，如图3B所示，输出信号增大。
另外，在外部气压Pout上升以后，压力传递介质经由间隙13从空腔10的外部向着内部流动。因此，如图3A所示，内部气压Pin随着时间的经过比外部气压Pout慢，并且比外部气压Pout的变动更缓和地上升。
由此，由于内部气压Pin缓缓接近外部气压Pout，所以空腔10的外部的压力与空腔10的内部的压力开始均衡。因此，悬臂4的弯曲缓缓变小，如图3B所示，输出信号缓缓下降。
而且，如图3A中的时刻t2以后的期间C所示，内部气压Pin与外部气压Pout变为相等的情况下，如图4C所示，悬臂4的弯曲变形消除而恢复到原来的状态，如图3B所示，输出信号再次变为零。
这样，通过监视基于悬臂4的位移的输出信号的变动，能够检测压力变动。
特别是，能够通过半导体工艺技术而利用SOI基板2的硅活性层2c形成悬臂4，所以与现有的压电元件相比容易薄型化（例如数十～数百nm）。因此，能够精度良好地检测微小的压力变动。
而且，本实施方式所涉及的压力传感器1能够适用于以下的各种用途。
例如，能够适用于汽车用导航装置。在该情况下，能够例如利用压力传感器1而检测基于高低差的气压差。因此，能够使高架道路和高架下的道路的正确的判别反映于导航结果。
另外，也能够适用于便携用导航装置。在该情况下，能够例如利用压力传感器1而检测基于高低差的气压差。因此，能够使关于用户位于建筑物的哪一层的正确的判别反映于导航结果。
而且，能够检测室内的气压变化。因此，也适用于例如建筑物及汽车的防盗装置。
这样，虽然压力传感器1能够适应于各种用途，但是在本实施方式所涉及的压力传感器1中，能够按照压力传感器1的用途，事先设定能检测的压力变动的频带（Hz）。关于该点，在以下详细地说明。
首先，上限频率能够由悬臂4的最大谐振频率设定。因此，利用例如悬臂4的尺寸、材质及厚度等而使振动特性适当变化，从而能够将上限频率设定为期望的值。
接着，关于下限频率的设定进行说明。
首先，在间隙13的宽度G为较大的情况下，由于难以产生空腔10的内部与外部的压力差，所以存在着压力变动的下限频率上升的倾向。另一方面，在间隙13的宽度G较小的情况下，由于易于维持空腔10的内部与外部的压力差，所以即使是对于微小的压力变动也易于检测，存在着压力变动的下限频率下降的倾向。
另外，在空腔10的容积V较小的情况下，与间隙13的宽度G较大的情况相同，由于难以产生空腔10的内部与外部的压力差，所以压力变动的下限频率存在着上升的倾向。另一方面，在空腔10的容积V较大的情况下，与间隙13的宽度G较小的情况相同，易于维持空腔10的内部与外部的压力差，所以压力变动的下限频率存在着下降的倾向。
在此，本发明的发明人进一步研究下限频率、间隙13的宽度G以及空腔10的容积的一般关系，发现下限频率、间隙13的宽度G以及空腔10的容积V的关系满足下述式（1）的关系式。
下限频率fLOW＞k・（G2/V）…（1）
式中，G是间隙13的宽度（μm），V是空腔10的容积（ml）。另外，k是比例常数，例如在0.005～0.02的范围中选择。
由此，通过仅使间隙13的宽度G及空腔10的容积V的值变化的简便的设计，能够将在现有的压力传感器中困难的能检测的压力变动的下限频率设定为期望的值。
因此，能够自由地设定上限频率及下限频率两者，能够任意设定能检测的压力变动的频带，能够广泛应对各种用途，并且能够易于发挥最佳性能而获得高质量的压力传感器1。
以下，关于上述式（1）的根据，与验证实验的结果一起进行说明。
首先，如上所述，如从图3A及图3B也很明确地，产生压力变动时的悬臂4的弯曲变形和外部气压Pout与内部气压Pin之差（差压）成比例。此时，在外部气压Pout的变动较慢的情况下（频率较小的情况下），悬臂4的弯曲变形变小，并且相对于外部气压Pout的悬臂4的弯曲变形的相位前移，从而悬臂4的弯曲变形与外部气压Pout的相位差变大。
在图5A～图5C中示出使外部气压Pout的频率变化的情况下的外部气压Pout、内部气压Pin以及（外部气压Pout－内部气压Pin）的关系。
如图5A～如图5C所示，能明确认识到，上述相位差在外部气压Pout的频率为1Hz的情况下最小，随着外部气压Pout的频率变小为0.5Hz、0.1Hz而变大。能共同认识到，这与间隙13的宽度G及空腔10的容积V的值无关。
接着，关于使间隙13的宽度G及空腔10的容积V的值分别变化的情况下的验证实验结果，参照图6A～图13B进行说明。
具体而言，对于在使间隙13的宽度G及空腔10的容积V的值分别变化的情况下的外部气压Pout和外部气压Pout与内部气压Pin的差压（传感器输出）的关系进行验证。
图6A、图7A、图8A、图9A、图10A、图11A、图12A及图13A是示出使外部气压Pout的频率变化的情况下的外部气压Pout与内部气压Pin的差压的振幅的图，图6B、图7B、图8B、图9B、图10B、图11B、图12B及图13B是使外部气压Pout的频率变化的情况下的相位差的图。
（验证实验1）
对于将空腔10的容积V设定为0.5ml、将间隙13的宽度G分别设定为1μm、3μm、5μm及10μm的4个压力传感器进行验证实验。此时，外部气压Pout以1.2pa（帕）周期性地变动。此外，各压力传感器除了间隙13的宽度G不同以外，与上述实施方式所涉及的压力传感器1具有相同的结构。
其结果是，如图6A所示，在间隙13的宽度G较小的情况下，能够确认的是能够检测的外部气压Pout的压力变动的下限频率实际下降。另外，如图6B所示，在特定的相位差处，能够确认的是外部气压Pout的压力变动的下限频率与间隙13的宽度G的平方大致成比例。
具体而言，如图6B所示，例如，能认识到，在间隙13的宽度G为10μm的情况下的相位差45度的下限频率比在间隙13的宽度G为1μm的情况下的相位差45度的下限频率大100倍左右。另外，能认识到，在间隙13的宽度G为10μm的情况下的相位差45度的下限频率比在间隙13的宽度G为5μm的情况下的相位差45度的下限频率大4倍左右。
（验证实验2）
接着，对于将空腔10的容积V设定为1ml、将间隙13的宽度G分别设定为1μm、3μm、5μm及10μm的4个压力传感器进行验证实验。其结果是，如图7A及图7B所示，在该情况下，能够获得与验证实验1同样的结果。
（验证实验3）
接着，对于将空腔10的容积V设定为2ml、将间隙13的宽度G分别设定为1μm、3μm、5μm及10μm的4个压力传感器进行验证实验。其结果是，如图8A及图8B所示，在该情况下，也能够获得与验证实验1同样的结果。
（验证实验4）
接着，对于将空腔10的容积V设定为4ml、将间隙13的宽度G分别设定为1μm、3μm、5μm及10μm的4个压力传感器进行验证实验。其结果是，如图9A及图9B所示，在该情况下也能够获得与验证实验1同样的结果。
（验证实验5）
接着，对于将间隙13的宽度G设定为1μm、将空腔10的容积V分别设定为0.5ml、1ml、2ml及4ml的4个压力传感器进行验证实验。此时，使外部气压Pout以1.2pa周期性地变动。此外，各压力传感器1除了间隙13的宽度G不同以外，与上述实施方式所涉及的压力传感器1具有相同的结构。
其结果是，如图10A所示，在空腔10的容积V较大的情况下，能够确认的是能够检测的外部气压Pout的压力变动的下限频率实际下降。另外，如图10B所示，在特定的相位差处，能够确认的是气压Pout的压力变动的下限频率与空腔10的容积V大致成反比例。
具体而言，如图10B所示，例如，随着空腔10的容积V以4ml、2ml、1ml、0.5ml的顺序变小，能认识到，相位差45度的下限频率分别以2倍左右逐渐变大。
（验证实验6）
接着，对于将间隙13的宽度G设定为3μm、将空腔10的容积V分别设定为0.5ml、1ml、2ml及4ml的4个压力传感器进行验证实验。其结果是，如图11A及图11B所示，在该情况下，能够获得与验证实验5同样的结果。
（验证实验7）
接着，对于将间隙13的宽度G设定为5μm、将空腔10的容积V分别设定为0.5ml、1ml、2ml及4ml的4个压力传感器进行验证实验。其结果是，如图12A及图12B所示，在该情况下也能够获得与验证实验5同样的结果。
（验证实验8）
接着，对于将间隙13的宽度G设定为10μm、将空腔10的容积V分别设定为0.5ml、1ml、2ml及4ml的4个压力传感器进行验证实验。其结果是，如图13A及图13B所示，在该情况下也能够获得与验证实验5同样的结果。
从以上的各验证实验的结果，能够认识到，在特定的相位差处，压力变动的下限频率与间隙13的宽度G的平方成比例，并且与空腔10的容积V成反比例。由此，能够发现上述式（1）。
此外，比例常数k是下限频率的修正值，优选在0.005～0.02的范围中选择。特别是，间隙13的宽度G为1μm～10μm的范围中、并且空腔10的容积V在0.5ml～5ml的范围中，易于更正确地将下限频率设定为期望值。
此外，本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够施加各种变更。
例如，在上述实施方式中，优选基于下述式（2）设定压力变动的下限频率。
式中，fnoise是噪声频率（Hz）。
由此，能够将压力变动的下限频率设定为比要噪声截止的频率高。因此，能够获得难以受例如大气压变动影响的压力传感器，并且能够进一步提高作为压力传感器的价值。
另外，在上述实施方式中，采用的是利用压电电阻20而测定悬臂4的位移的方式，但是，例如，也可以采用对悬臂4照射检测光、并基于来自悬臂4的反射光的受光位置而测定悬臂4的位移的方式（所谓的光杠杆方式）。
但是，在上述实施方式中，通过利用压电电阻20，悬臂4能够成为自身位移检测型悬臂。因此，不受外部光等的影响，易于高精度地进行压力变动的检测。
另外，在上述实施方式中，如图14所示，也可以进一步具备参考用悬臂30，并且检测电路22检测悬臂4的输出与参考用悬臂30的输出的差量。
参考用悬臂30具有与悬臂4相同的结构，例如由传感器主体3整体地悬臂支撑而固定。但是，该参考用悬臂30敞开于外部气体，不进行以外部气压Pout的压力变动为起因的弯曲变形。
另外，该情况下的检测电路22，例如如图15所示，具备：桥电路31（威特斯通桥电路）、基准电压生成电路32、工作放大电路33、以及输出电路34。
关于桥电路31，将串联连接悬臂4的压电电阻20（以下，称为第1压电电阻40（电阻值R1））及参考用悬臂30的压电电阻（以下，称为第2压电电阻41（电阻值R2））而形成的支路、以及串联连接固定电阻42（电阻值R3）及固定电阻43（电阻值R4）的支路相对于基准电压生成电路32并联连接。
此外，在桥电路31中，将第1压电电阻40与第2压电电阻41的连接点连接到工作放大电路33的反相输入端子，将固定电阻42与固定电阻43的连接点连接到工作放大电路33的同相输入端子。
基准电压生成电路32对于桥电路31施加既定基准电压Vcc。工作放大电路33检测桥电路31中的两个固定电阻42与43的连接点、以及第1压电电阻40与第2压电电阻41的连接点之间的电位差，将其电位差以既定放大率放大并输出。
此外，上述电位差是与第1压电电阻40的电阻值与第2压电电阻41的电阻值的差量（R1－R2）、即悬臂4的输出与参考用悬臂30的输出的差量相应的值。
通过这样地构成检测电路22，能够抵消以温度变化等环境变化、及振动等外部扰乱为起因的输出变动的量（噪声量），能够仅仅取得与外部气压Pout的压力变动相应的输出信号。因此，能够进一步精度良好地检测期望的频带中的压力变动。
标号说明
1 压力传感器；3 传感器主体；3a 周壁部；3b 第一面；4 悬臂；4a 悬臂的基端部；4b 悬臂的前端部；5 位移测定部；10 空腔（空气室）；11 连通开口；11a 连通开口的周缘；13 间隙；20 压电电阻。

Claims (4)

1.一种压力传感器，其特征在于，具备：
传感器主体，具有第一面和在所述第一面具有开口并且与所述开口连通的空腔；
悬臂，具有支撑在所述第一面上的基端部、以及在所述开口的内侧在与所述开口的周缘之间以形成间隙的方式而配设的前端部，所述悬臂由按照所述空腔的内部和外部的压力差而弯曲变形的半导体材料形成；以及
位移测定部，以比按照用G表示所述间隙的宽度、用V表示所述空腔的容积、用k表示比例常数的下述式（1）而规定的下限频率fLOW更大的频率、测定按照所述压力差而振动的所述悬臂的位移，
其中所述间隙的宽度单位是μm，所述空腔的容积单位是ml，所述下限频率fLOW的单位是Hz。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述比例常数k在0.005～0.02的范围内。
3.如权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述位移测定部以比根据下述式（2）规定的下限频率fLOW（Hz）更大的频率测定按照所述压力差而振动的所述悬臂的位移，
式中，fnoise是噪声频率，其单位是Hz。
4.如权利要求1～3的任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述位移测定部具有在所述基端部形成的压电电阻。
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