JP2002243567A - Semiconductor type pressure sensor - Google Patents

Semiconductor type pressure sensor

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JP2002243567A
JP2002243567A JP2001046722A JP2001046722A JP2002243567A JP 2002243567 A JP2002243567 A JP 2002243567A JP 2001046722 A JP2001046722 A JP 2001046722A JP 2001046722 A JP2001046722 A JP 2001046722A JP 2002243567 A JP2002243567 A JP 2002243567A
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pressure
amplifying
sapphire diaphragm
resistance element
signals
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Yasuhide Shinohara
康英 篠原
Hidekatsu Aoi
英勝 青井
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Minebea Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor type pressure sensor capable of detecting the pressure with high sensitivity without reducing the accuracy of pressure detection even in a micro-pressure measuring field. SOLUTION: This pressure sensor 10 for high temperature measurement is equipped with a sapphire diaphragm 13 for receiving the pressure of a device under test, a plurality of pressure-sensitive resistance element parts 20 laminated along the circumferential direction of the sapphire diaphragm 13 to constituted a Wheatstone bridge, a plurality of amplification parts 23 for amplifying pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistance element parts 20, respectively, and an addition processing part 25 for adding the pressure signals from the plurality of amplification parts 23. In the sensor, the pressure applied to the outside of the diaphragm 13 is detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微小圧力計測分野
においても圧力検出の精度が低下することなく高感度で
圧力を検出することができる半導体式圧力センサに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pressure sensor capable of detecting pressure with high sensitivity without deteriorating the accuracy of pressure detection even in the field of minute pressure measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体式圧力センサは、結晶質のサファ
イアダイアフラムに積層する感圧抵抗素子により気体や
液体の流体圧を検出するものである。
2. Description of the Related Art A semiconductor type pressure sensor detects a fluid pressure of a gas or a liquid by a pressure-sensitive resistance element laminated on a crystalline sapphire diaphragm.

【0003】従来の半導体式圧力センサは、例えば、特
表平5−507150号公報に記載されたものがあり、
図4は、従来の半導体式圧力センサ30の取付外観図を
示す。
A conventional semiconductor pressure sensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. Hei 5-507150.
FIG. 4 shows an external view of the mounting of the conventional semiconductor pressure sensor 30.

【0004】図4に示すように、半導体式圧力センサ3
0は、高温の気体や液体を搬送する搬送管などに設ける
圧力センサ取付部39に取り付けられ、矢印Pに示すよ
うに加わる流体圧を検出するものである。
[0004] As shown in FIG.
Numeral 0 is attached to a pressure sensor attaching portion 39 provided on a transport pipe for transporting high-temperature gas or liquid, and detects a fluid pressure applied as indicated by an arrow P.

【0005】図5は、従来の半導体式圧力センサ30の
断面図を示す。
FIG. 5 is a sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor 30. As shown in FIG.

【0006】図5に示すように、半導体式圧力センサ3
0は、円柱形状のセラミックのボディー本体部31と、
ボディー本体部31の端部に接合層32を介し取り付け
られ気体や液体の流体圧を受ける円形薄板形状の結晶質
のサファイアダイアフラム33と、ボディー本体部31
に形成される凹部31aの位置で結晶質のサファイアダ
イアフラム33に積層される感圧抵抗素子部34と、感
圧抵抗素子部34に接続する信号線37と、ネジ部35
とにより構成されている。
[0006] As shown in FIG.
0 is a cylindrical ceramic body main body 31;
A circular thin plate-shaped crystalline sapphire diaphragm 33 which is attached to an end of the body main body 31 via a bonding layer 32 and receives fluid pressure of gas or liquid;
A pressure-sensitive resistor element portion 34 laminated on the crystalline sapphire diaphragm 33 at the position of the concave portion 31a formed at the position, a signal line 37 connected to the pressure-sensitive resistor element portion 34, and a screw portion 35
It is composed of

【0007】半導体式圧力センサ30により搬送管内を
流れる高温の気体や液体の流体圧力を検出するときに
は、半導体式圧力センサ30は、圧力センサ取付部39
に取り付けられ、矢印Pに示すように気体や液体の流体
圧力が結晶質のサファイアダイアフラム33に加わる
と、結晶質のサファイアダイアフラム33は、その圧力
を受け凹部31a側に撓み、感圧抵抗素子部34により
その圧力変化が信号線37より出力され圧力検出が行わ
れる。
When detecting the fluid pressure of a high-temperature gas or liquid flowing in the transport pipe by the semiconductor pressure sensor 30, the semiconductor pressure sensor 30 is attached to the pressure sensor mounting portion 39.
When a fluid pressure of a gas or a liquid is applied to the crystalline sapphire diaphragm 33 as shown by an arrow P, the crystalline sapphire diaphragm 33 receives the pressure and bends toward the concave portion 31a, and the pressure-sensitive resistance element portion The change in pressure is output from the signal line 37 by 34, and pressure detection is performed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体式圧力センサ30には、次のような問題があっ
た。
However, the conventional semiconductor pressure sensor 30 has the following problems.

【0009】半導体式圧力センサ30は、上記したごと
く、搬送管内を流れる気体や液体の流体圧を結晶質のサ
ファイアダイアフラム33の撓みにより検出することが
できるが、微小圧力計測分野においては、結晶質のサフ
ァイアダイアフラム33の撓みは少なく感圧抵抗素子部
34より出力する圧力信号の値が小さいため、比較的大
きな増幅器の増幅率や感圧抵抗素子部34の抵抗値にば
らつきがあると、その影響を受け圧力検出の精度が著し
く低下する場合がある。
As described above, the semiconductor pressure sensor 30 can detect the fluid pressure of the gas or liquid flowing in the transport pipe by the deflection of the crystalline sapphire diaphragm 33. Of the sapphire diaphragm 33 is small and the value of the pressure signal output from the pressure-sensitive resistance element section 34 is small. As a result, the accuracy of pressure detection may be significantly reduced.

【0010】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、微小圧力計測分野においても圧力検出の精度が低
下することなく高感度で圧力を検出することができる半
導体式圧力センサを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and provides a semiconductor pressure sensor capable of detecting pressure with high sensitivity without deteriorating the accuracy of pressure detection even in the field of minute pressure measurement. The purpose is to:

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体式圧力セ
ンサは、被測定体の圧力を受ける結晶質のサファイアダ
イアフラムと、前記サファイアダイアフラムの円周方向
に沿って積層しホイストーンブリッジ回路を構成する複
数の感圧抵抗素子部と、複数の前記感圧抵抗素子部より
の圧力信号をそれぞれ増幅する複数の増幅部と、複数の
前記増幅部よりの圧力信号を加算する加算処理部とを備
え、前記サファイアダイアフラムの外側にかかる圧力を
検出することとした。
According to the present invention, there is provided a semiconductor pressure sensor comprising a crystalline sapphire diaphragm which receives a pressure of an object to be measured, and a whistestone bridge circuit which is laminated along the circumferential direction of the sapphire diaphragm. A plurality of pressure-sensitive resistor elements, a plurality of amplifiers for amplifying pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistor elements, and an addition processor for adding the pressure signals from the plurality of amplifiers. The pressure applied to the outside of the sapphire diaphragm is detected.

【0012】また、前記感圧抵抗素子部は、前記円周方
向に沿って等間隔に配置することとした。
Further, the pressure-sensitive resistor elements are arranged at equal intervals along the circumferential direction.

【0013】また、前記加算処理部は、入力する複数の
前記圧力信号の内、互いに近似した前記圧力信号群の前
記圧力信号値に対し予め定めた値以上異なる前記圧力信
号は除外することとした。
[0013] Further, the addition processing section excludes the pressure signal which differs from the pressure signal value of the group of pressure signals approximate to each other by a predetermined value or more from the plurality of input pressure signals. .

【0014】また、本発明の半導体式圧力センサは、被
測定体の圧力を受ける結晶質のサファイアダイアフラム
と、前記サファイアダイアフラムの円周方向に沿って積
層しホイストーンブリッジ回路を構成する複数の感圧抵
抗素子部と、複数の前記感圧抵抗素子部よりの圧力信号
をそれぞれ増幅する複数の第1増幅部と、複数の前記感
圧抵抗素子部よりの圧力信号をそれぞれ増幅し前記第1
増幅部と増幅率の異なる複数の第2増幅部と、複数の前
記第1増幅部と複数の前記第2増幅部よりの圧力信号を
切換入力し加算する加算処理部とを備え、前記サファイ
アダイアフラムの外側にかかる圧力を検出することとし
た。
Further, the semiconductor pressure sensor of the present invention comprises a crystalline sapphire diaphragm which receives the pressure of the object to be measured, and a plurality of sensors which are laminated along the circumferential direction of the sapphire diaphragm to form a whistestone bridge circuit. A piezoresistive element section, a plurality of first amplifying sections for respectively amplifying pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistive element sections, and a first amplifying section for amplifying pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistive element sections.
A plurality of second amplifying units having different amplification factors from the amplifying unit; and an addition processing unit for switching and inputting the pressure signals from the plurality of the first amplifying units and the plurality of the second amplifying units and adding the signals, and the sapphire diaphragm. It was decided to detect the pressure applied to the outside.

【0015】さらに、前記サファイアダイアフラムは、
前記感圧抵抗素子部に加え、前記増幅器と前記加算処理
部の内少なくとも1つを積層形成することとした。
Further, the sapphire diaphragm includes:
At least one of the amplifier and the addition processing unit is formed by lamination in addition to the pressure-sensitive resistance element unit.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本発明に関わる実施例の半導体式
圧力センサ10の断面図を示す。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor pressure sensor 10 according to an embodiment of the present invention.

【0018】図1に示すように、この半導体式圧力セン
サ10は、感圧抵抗素子部20を積層した結晶質のサフ
ァイアダイアフラム13(以下、サファイアダイアフラ
ム)と、円筒部11Aと底部11Bとを有し、底部11
Bには圧力導入部11cが形成され、ボディー本体部1
1とこのボディー本体部11に取り付けられるネジ部1
5とにより構成され、サファイアダイアフラム13を受
圧部とし、圧力導入部11cよりサファイアダイアフラ
ム13の外側にかかる圧力を検出するものである。
As shown in FIG. 1, the semiconductor type pressure sensor 10 has a crystalline sapphire diaphragm 13 (hereinafter referred to as a sapphire diaphragm) in which a pressure-sensitive resistance element section 20 is laminated, a cylindrical section 11A and a bottom section 11B. And the bottom 11
B, a pressure introducing portion 11c is formed, and the body main body 1
1 and a screw portion 1 attached to the body main body 11
5, the sapphire diaphragm 13 is used as a pressure receiving portion, and the pressure applied to the outside of the sapphire diaphragm 13 from the pressure introducing portion 11c is detected.

【0019】サファイアダイアフラム13は、アルミナ
を主成分とした支持部11eに接合している。
The sapphire diaphragm 13 is joined to a supporting portion 11e containing alumina as a main component.

【0020】ボディー本体部11は、圧力導入部11c
を設け、サファイアダイアフラム13が直接圧力を受け
るように形成している。また、支持部11eには、サフ
ァイアダイアフラム13を撓み易くするために、円周方
向に沿って溝11dを設けている。
The body main body 11 has a pressure introducing portion 11c.
And the sapphire diaphragm 13 is formed so as to directly receive pressure. Further, the support portion 11e is provided with a groove 11d along the circumferential direction to make the sapphire diaphragm 13 easily bendable.

【0021】感圧抵抗素子部20は、例えばP型半導体
素子をサファイアダイアフラム13に半導体の製造技術
を応用し積層するもので後述する予め定めた位置に複数
個設定することができ、サファイアダイアフラム13が
圧力を受け撓むことにより長さや断面積が変化して感圧
抵抗素子部20の抵抗値が変化するものであり、ホイー
ストン・ブリッジの回路構成にして圧力に応じた圧力信
号を信号線17を介し出力する。
The pressure-sensitive resistance element section 20 is formed by stacking, for example, a P-type semiconductor element on the sapphire diaphragm 13 by applying a semiconductor manufacturing technique. A plurality of the pressure-sensitive resistance element sections 20 can be set at predetermined positions described later. The length and cross-sectional area of the pressure-sensitive resistive element portion 20 change due to the deflection of the pressure-sensitive resistor portion 20 due to the pressure, and the pressure signal corresponding to the pressure is changed to a signal line using a Wheatstone bridge circuit configuration. Output via 17.

【0022】半導体式圧力センサ10により搬送管内を
流れる気体や液体の流体圧を検出するときには、半導体
式圧力センサ10は、ネジ部15により搬送管に設けら
れる取付部(図示せず)に取り付けられ、矢印Pに示す
ように流体圧が圧力導入部11cからサファイアダイア
フラム13に加わったときサファイアダイアフラム13
は内側に撓む。その撓みはサファイアダイアフラム13
に積層した感圧抵抗素子部20により圧力信号として検
出され、圧力の検出が行われる。
When the semiconductor pressure sensor 10 detects the fluid pressure of gas or liquid flowing in the transport pipe, the semiconductor pressure sensor 10 is mounted on a mounting portion (not shown) provided on the transport pipe by a screw portion 15. When a fluid pressure is applied to the sapphire diaphragm 13 from the pressure introducing portion 11c as shown by an arrow P, the sapphire diaphragm 13
Bends inward. Its deflection is sapphire diaphragm 13
The pressure is detected as a pressure signal by the pressure-sensitive resistance element unit 20 laminated on the sensor and the pressure is detected.

【0023】図2は、感圧抵抗素子部20を積層するサ
ファイアダイアフラム13を示し、図2(A)は、感圧
抵抗素子部20を積層するサファイアダイアフラム13
の平面図を示し、図2(B)は、図2(A)の拡大図を
示す。
FIG. 2 shows a sapphire diaphragm 13 for laminating the pressure-sensitive resistor elements 20, and FIG. 2A shows a sapphire diaphragm 13 for laminating the pressure-sensitive resistive elements 20.
2B is a plan view, and FIG. 2B is an enlarged view of FIG.

【0024】図2(A)に示すように、サファイアダイ
アフラム13には、4個の感圧抵抗素子部20A、20
B、20C、20Dが円周13Aの方向に等間隔で積層
され、感圧抵抗素子部20A、20B、20C、20D
は、それぞれ接続部21A1、21A2、21A3、2
1A4に接続している。円周13Aは、サファイアダイ
アフラム13にかかる圧力の応力が大の所であり、この
近辺で効果的に圧力の検出を行うことができる。
As shown in FIG. 2A, the sapphire diaphragm 13 has four pressure-sensitive resistor elements 20A, 20A.
B, 20C, and 20D are laminated at equal intervals in the direction of the circumference 13A, and the pressure-sensitive resistor elements 20A, 20B, 20C, and 20D
Are connection parts 21A1, 21A2, 21A3, 2
1A4. The circumference 13A is where the stress of the pressure applied to the sapphire diaphragm 13 is large, and the pressure can be effectively detected near this.

【0025】図2(B)に示すように、感圧抵抗素子部
20Aは、サファイアダイアフラム13に4個の感圧抵
抗素子20A1、20A2、20A3、20A4が積層
され、接続部21A1、21A2、21A3、21A4
に接続している。
As shown in FIG. 2 (B), the pressure-sensitive resistance element section 20A has a structure in which four pressure-sensitive resistance elements 20A1, 20A2, 20A3, 20A4 are laminated on a sapphire diaphragm 13, and connection sections 21A1, 21A2, 21A3 are formed. , 21A4
Connected to

【0026】接続部21A1は、感圧抵抗素子20A1
と感圧抵抗素子20A2との間に接続し、接続部21A
2は、感圧抵抗素子20A1の端部と感圧抵抗素子20
A3の端部に接続し、接続部21A3は、感圧抵抗素子
20A3と感圧抵抗素子20A4との間に接続し、接続
部21A4は、感圧抵抗素子20A2の端部と感圧抵抗
素子20A4の端部とに接続しホイーストン・ブリッジ
回路が形成されている。
The connection part 21A1 is connected to the pressure-sensitive resistance element 20A1.
And the pressure-sensitive resistance element 20A2,
2 is an end of the pressure-sensitive resistance element 20A1 and the end of the pressure-sensitive resistance element 20A1.
A3, the connection 21A3 is connected between the pressure-sensitive resistance element 20A3 and the pressure-sensitive resistance element 20A4, and the connection 21A4 is connected to the end of the pressure-sensitive resistance element 20A2 and the pressure-sensitive resistance 20A4. And a Wheatstone bridge circuit.

【0027】図2(A)に示す感圧抵抗素子部20B、
20C、20Dも感圧抵抗素子部20Aと同様に、ホイ
ーストン・ブリッジ回路が形成されている。
The pressure-sensitive resistance element section 20B shown in FIG.
A Wheatstone bridge circuit is formed in each of 20C and 20D, similarly to the pressure-sensitive resistance element unit 20A.

【0028】図3は、本発明に関わる実施例の圧力検出
回路を示す。
FIG. 3 shows a pressure detecting circuit according to an embodiment of the present invention.

【0029】図3に示すように、この圧力検出回路は、
図2に示すホイーストン・ブリッジ回路が形成された感
圧抵抗素子部20A、20B、20C、20Dと、感圧
抵抗素子部20A、20B、20C、20Dに定電圧を
与える定電圧電源部22と、感圧抵抗素子部20A、2
0B、20C、20Dよりの圧力信号をそれぞれ増幅す
る増幅器23A、23B、23C、23Dと、増幅した
圧力信号を加算する加算処理部25とで構成されてい
る。
As shown in FIG. 3, this pressure detection circuit
A pressure-sensitive resistance element section 20A, 20B, 20C, 20D in which the Wheatstone bridge circuit shown in FIG. 2 is formed, a constant-voltage power supply section 22 for applying a constant voltage to the pressure-sensitive resistance element sections 20A, 20B, 20C, 20D. , Pressure-sensitive resistance element section 20A, 2
It comprises amplifiers 23A, 23B, 23C and 23D for amplifying the pressure signals from 0B, 20C and 20D, respectively, and an addition processing unit 25 for adding the amplified pressure signals.

【0030】加算処理部25は、増幅器23A、23
B、23C、23Dよりの増幅した圧力信号を加算し半
導体式圧力センサ10(図1参照)の圧力検出信号とし
て出力する。増幅器23A、23B、23C、23のい
ずれかに増幅度のばらつきあっても圧力検出信号の検出
精度への影響は少なく、同様に、感圧抵抗素子部20
A、20B、20C、20Dのいずれかにばらつきがあ
っても圧力検出信号の検出精度への影響は少ない。
The addition processing section 25 includes amplifiers 23A and 23A.
The amplified pressure signals from B, 23C and 23D are added and output as a pressure detection signal of the semiconductor pressure sensor 10 (see FIG. 1). Even if any of the amplifiers 23A, 23B, 23C, and 23 has a variation in amplification degree, the influence on the detection accuracy of the pressure detection signal is small.
Even if any of A, 20B, 20C, and 20D varies, the influence on the detection accuracy of the pressure detection signal is small.

【0031】また、加算処理部25は、増幅器23A、
23B、23C、23Dよりの圧力信号値を比較し、い
ずれかの圧力信号値が他の圧力信号群の値との差が予め
定めた値より大のときにはその圧力信号値を除外し補正
した圧力検出信号を出力することができ、圧力検出信号
は精度が低下することはない。
The addition processing section 25 includes an amplifier 23A,
The pressure signal values from 23B, 23C, and 23D are compared, and when any one of the pressure signal values is larger than a predetermined value, the pressure signal value is excluded and corrected. A detection signal can be output, and the accuracy of the pressure detection signal does not decrease.

【0032】この圧力検出回路で圧力を検出するときに
は、サファイアダイアフラム13に加えられる圧力によ
りホイーストン・ブリッジ回路が形成された感圧抵抗素
子部20A、20B、20C、20Dからそれぞれ圧力
信号が検出され、圧力信号はそれぞれ増幅器23A、2
3B、23C、23Dにより増幅し、加算処理部25で
加算され圧力検出信号として出力する。また、加算処理
部25では、増幅され入力する圧力信号のうちいずれか
の圧力信号値が他の圧力信号群の値との差が予め定めた
値より大のときにはその圧力信号値を除外し補正した圧
力検出信号を出力する。
When the pressure is detected by the pressure detecting circuit, pressure signals are respectively detected from the pressure-sensitive resistor elements 20A, 20B, 20C and 20D in which a Wheatstone bridge circuit is formed by the pressure applied to the sapphire diaphragm 13. , The pressure signals are amplifiers 23A, 2A, respectively.
The signals are amplified by 3B, 23C, and 23D, added by the addition processing unit 25, and output as pressure detection signals. In addition, the addition processing unit 25 excludes the pressure signal value when any one of the pressure signal values of the amplified and input pressure signals is larger than a predetermined value and the difference between the pressure signal value and the other pressure signal group value. The detected pressure detection signal is output.

【0033】なお、加算処理部25は、ASIC(特定
用途向き集積回路)で形成することもでき、感圧抵抗素
子部20A、20B、20C、20Dに加え、増幅器2
3A、23B、23C、23Dと加算処理部25もサフ
ァイアダイアフラム13に積層形成し簡潔構造とするこ
ともできる。
Incidentally, the addition processing section 25 can be formed of an ASIC (integrated circuit for specific application), and in addition to the pressure-sensitive resistance element sections 20A, 20B, 20C, and 20D, the amplifier 2
The 3A, 23B, 23C, 23D and the addition processing unit 25 can also be formed on the sapphire diaphragm 13 to form a simple structure.

【0034】さらに、半導体式圧力センサ10は、搬送
管内を流れる気体や液体の流体圧力を検出することとし
たが、これに限定されることなく、容器内の圧力を検出
することもできる。
Further, the semiconductor pressure sensor 10 detects the fluid pressure of the gas or liquid flowing in the transport pipe. However, the present invention is not limited to this, and the pressure in the container can be detected.

【0035】以上、半導体式圧力センサ10は、ホイー
ストン・ブリッジ回路が形成された感圧抵抗素子部20
A、20B、20C、20Dからそれぞれ圧力信号を検
出し、圧力信号をそれぞれ増幅器23A、23B、23
C、23Dにより増幅し加算し圧力検出信号を出力する
ことにより、微小圧力計測分野においても精度を低下す
ることなく高感度で圧力を検出することができる。
As described above, the semiconductor pressure sensor 10 includes the pressure-sensitive resistance element section 20 in which the Wheatstone bridge circuit is formed.
A, 20B, 20C, and 20D respectively detect pressure signals, and convert the pressure signals into amplifiers 23A, 23B, and 23, respectively.
By amplifying and adding by C and 23D and outputting a pressure detection signal, pressure can be detected with high sensitivity even in the field of minute pressure measurement without lowering accuracy.

【0036】なお、上記実施例では半導体式圧力センサ
10は、4個の感圧抵抗素子部20A、20B、20
C、20Dを設ける例につき説明したが、これに限定す
ることなく複数の感圧抵抗素子部20を設け、圧力信号
を増幅加算し圧力検出信号を出力することができ、加算
処理部25では、入力する複数の圧力信号の内、互いに
近似した圧力信号群の圧力信号値に対し予め定めた値以
上異なる圧力信号は除外するができる。
In the above embodiment, the semiconductor pressure sensor 10 has four pressure-sensitive resistor elements 20A, 20B and 20.
The example in which C and 20D are provided has been described. However, the present invention is not limited to this. A plurality of pressure-sensitive resistor elements 20 can be provided to amplify and add the pressure signal and output a pressure detection signal. Among the plurality of input pressure signals, a pressure signal that differs from a pressure signal value of a pressure signal group similar to each other by a predetermined value or more can be excluded.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の半導体式圧力センサは、被測定
体の圧力を受ける結晶質のサファイアダイアフラムと、
前記サファイアダイアフラムの円周方向に沿って積層し
ホイストーンブリッジ回路を構成する複数の感圧抵抗素
子部と、複数の前記感圧抵抗素子部よりの圧力信号をそ
れぞれ増幅する複数の増幅部と、複数の前記増幅部より
の圧力信号を加算する加算処理部とを備え、前記サファ
イアダイアフラムの外側にかかる圧力を検出することと
したため、微小圧力計測分野においても圧力検出の精度
が低下することなく高感度で圧力を検出することができ
る。
According to the semiconductor pressure sensor of the present invention, there is provided a crystalline sapphire diaphragm which receives a pressure of an object to be measured;
A plurality of pressure-sensitive resistor elements that are stacked along the circumferential direction of the sapphire diaphragm to form a Whistone bridge circuit, and a plurality of amplifiers that amplify pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistor elements, respectively. An addition processing unit that adds the pressure signals from the plurality of amplifying units to detect the pressure applied to the outside of the sapphire diaphragm. Pressure can be detected with sensitivity.

【0038】また、前記感圧抵抗素子部は、前記円周方
向に沿って等間隔に配置することとしたため、感圧抵抗
素子部より圧力信号をバランス良く検出でき、圧力検出
の精度が低下することなく高感度で圧力を検出すること
ができる。
Further, since the pressure-sensitive resistor elements are arranged at equal intervals along the circumferential direction, pressure signals can be detected in a well-balanced manner from the pressure-sensitive resistor elements, and the accuracy of pressure detection is reduced. The pressure can be detected with high sensitivity without the need.

【0039】また、前記加算処理部は、入力する複数の
前記圧力信号の内、互いに近似した前記圧力信号群の前
記圧力信号値に対し予め定めた値以上異なる前記圧力信
号は除外することとしたため、複数の増幅部よりの圧力
信号にばらつきがあっても、圧力検出の精度が低下する
ことなく高感度で圧力を検出することができる。
In addition, the addition processing section excludes the pressure signal which differs from the pressure signal value of the pressure signal group approximate to each other by a predetermined value or more from the plurality of input pressure signals. Even if the pressure signals from the plurality of amplifying units vary, the pressure can be detected with high sensitivity without lowering the pressure detection accuracy.

【0040】また、本発明の半導体式圧力センサは、被
測定体の圧力を受ける結晶質のサファイアダイアフラム
と、前記サファイアダイアフラムの円周方向に沿って積
層しホイストーンブリッジ回路を構成する複数の感圧抵
抗素子部と、複数の前記感圧抵抗素子部よりの圧力信号
をそれぞれ増幅する複数の第1増幅部と、複数の前記感
圧抵抗素子部よりの圧力信号をそれぞれ増幅し前記第1
増幅部と増幅率の異なる複数の第2増幅部と、複数の前
記第1増幅部と複数の前記第2増幅部よりの圧力信号を
切換入力し加算する加算処理部とを備え、前記サファイ
アダイアフラムの外側にかかる圧力を検出することとし
たため、微小圧力計測分野においても圧力検出の精度が
低下することなく高感度で定格容量の異なる圧力をそれ
ぞれ検出することができる。
Further, the semiconductor pressure sensor of the present invention comprises a crystalline sapphire diaphragm which receives the pressure of the object to be measured, and a plurality of sensors which are laminated along the circumferential direction of the sapphire diaphragm to form a whistestone bridge circuit. A piezoresistive element section, a plurality of first amplifying sections for respectively amplifying pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistive element sections, and a first amplifying section for amplifying pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistive element sections.
The sapphire diaphragm, comprising: a plurality of second amplifying units having different amplification factors from the amplifying unit; and an addition processing unit configured to switch input and add pressure signals from the plurality of first amplifying units and the plurality of second amplifying units. Since the pressure applied to the outside of the sensor is detected, even in the field of minute pressure measurement, it is possible to detect pressures with different sensitivity and high sensitivity without lowering the accuracy of pressure detection.

【0041】さらに、前記サファイアダイアフラムは、
前記感圧抵抗素子部に加え、前記増幅器と前記加算処理
部の内少なくとも1つを積層形成することとしたため、
簡潔構造にすることができ、圧力検出の精度が低下する
ことなく高感度で圧力を検出することができる。
Further, the sapphire diaphragm is
In addition to the pressure-sensitive resistance element section, at least one of the amplifier and the addition processing section is formed by lamination,
A simple structure can be adopted, and pressure can be detected with high sensitivity without lowering pressure detection accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に関わる実施例の半導体式圧力センサの
断面図を示す。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】(A)は感圧抵抗素子部を積層するサファイア
ダイアフラムの平面図、(B)は同サファイアダイアフ
ラムの部分拡大図を示す。
FIG. 2A is a plan view of a sapphire diaphragm for laminating a pressure-sensitive resistance element, and FIG. 2B is a partially enlarged view of the sapphire diaphragm.

【図3】本発明に関わる実施例の圧力検出回路を示す。FIG. 3 shows a pressure detection circuit according to an embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体式圧力センサの取付外観図を示
す。
FIG. 4 shows a mounting external view of a conventional semiconductor pressure sensor.

【図5】従来の半導体式圧力センサの断面図を示す。FIG. 5 shows a sectional view of a conventional semiconductor pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体式圧力センサ 11 ボディー本体部 11A 円筒部 11B 底部 11c 圧力導入部 11d 溝 11e 支持部 12 接合層 13 サファイアダイアフラム 15 ネジ部 20A、20B、20C、20D 感圧抵抗素子部 21A1、21A2、21A3、21A4 接続部 22 定電圧電源部 23A、23B、23C、23D 増幅器 25 加算処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor type pressure sensor 11 Body main part 11A Cylindrical part 11B Bottom part 11c Pressure introduction part 11d Groove 11e Support part 12 Joining layer 13 Sapphire diaphragm 15 Screw part 20A, 20B, 20C, 20D Pressure sensitive resistance element part 21A1, 21A2, 21A3, 21A4 connection unit 22 constant voltage power supply unit 23A, 23B, 23C, 23D amplifier 25 addition processing unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 DD19 EE13 FF11 GG16 GG31 4M112 CA04 CA07 CA12 CA13 CA15 EA20 FA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD04 DD19 EE13 FF11 GG16 GG31 4M112 CA04 CA07 CA12 CA13 CA15 EA20 FA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定体の圧力を受ける結晶質のサファ
イアダイアフラムと、前記サファイアダイアフラムの円
周方向に沿って積層しホイストーンブリッジ回路を構成
する複数の感圧抵抗素子部と、複数の前記感圧抵抗素子
部よりの圧力信号をそれぞれ増幅する複数の増幅部と、
複数の前記増幅部よりの圧力信号を加算する加算処理部
とを備え、前記サファイアダイアフラムの外側にかかる
圧力を検出することを特徴とする半導体式圧力センサ。
1. A crystalline sapphire diaphragm which receives a pressure of an object to be measured, a plurality of pressure-sensitive resistance element portions laminated along a circumferential direction of the sapphire diaphragm to form a whitstone bridge circuit, and A plurality of amplifying sections for amplifying the pressure signal from the pressure-sensitive resistance element section,
A semiconductor pressure sensor, comprising: an addition processing unit that adds pressure signals from a plurality of the amplifying units, and detects a pressure applied to the outside of the sapphire diaphragm.
【請求項2】 前記感圧抵抗素子部は、前記円周方向に
沿って等間隔に配置することを特徴とする請求項1に記
載の半導体式圧力センサ。
2. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein the pressure-sensitive resistor elements are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
【請求項3】 前記加算処理部は、入力する複数の前記
圧力信号の内、互いに近似した前記圧力信号群の前記圧
力信号値に対し予め定めた値以上異なる前記圧力信号は
除外することを特徴とする請求項1に記載の半導体式圧
力センサ。
3. The method according to claim 2, wherein the adding unit excludes, from the plurality of input pressure signals, the pressure signals that differ from the pressure signal values of the pressure signal group approximate to each other by a predetermined value or more. The semiconductor pressure sensor according to claim 1, wherein
【請求項4】 被測定体の圧力を受ける結晶質のサファ
イアダイアフラムと、前記サファイアダイアフラムの円
周方向に沿って積層しホイストーンブリッジ回路を構成
する複数の感圧抵抗素子部と、複数の前記感圧抵抗素子
部よりの圧力信号をそれぞれ増幅する複数の第1増幅部
と、複数の前記感圧抵抗素子部よりの圧力信号をそれぞ
れ増幅し前記第1増幅部と増幅率の異なる複数の第2増
幅部と、複数の前記第1増幅部と複数の前記第2増幅部
よりの圧力信号を切換入力し加算する加算処理部とを備
え、前記サファイアダイアフラムの外側にかかる圧力を
検出することを特徴とする半導体式圧力センサ。
4. A crystalline sapphire diaphragm which receives a pressure of an object to be measured, a plurality of pressure-sensitive resistor elements laminated along a circumferential direction of the sapphire diaphragm to form a Whiston bridge circuit, and A plurality of first amplifying sections for respectively amplifying the pressure signals from the pressure-sensitive resistance element sections; and a plurality of first amplifying sections for respectively amplifying the pressure signals from the plurality of pressure-sensitive resistance element sections and having different amplification factors from the first amplification section. 2 amplifying section, and an addition processing section for selectively inputting and adding the pressure signals from the plurality of first amplifying sections and the plurality of second amplifying sections, and detecting the pressure applied to the outside of the sapphire diaphragm. Characteristic semiconductor pressure sensor.
【請求項5】 前記サファイアダイアフラムは、前記感
圧抵抗素子部に加え、前記増幅器と前記加算処理部の内
少なくとも1つを積層形成することを特徴とする請求項
1または4に記載の半導体式圧力センサ。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the sapphire diaphragm is formed by laminating at least one of the amplifier and the addition processing unit in addition to the pressure-sensitive resistance element unit. Pressure sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59151031A (en) * 1983-02-18 1984-08-29 Aisin Seiki Co Ltd Pressure sensor
JPH0265135U (en) * 1988-11-07 1990-05-16
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JPH05507150A (en) * 1990-05-07 1993-10-14 ミネベア株式会社 piezoresistive pressure transducer

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