JP2730152B2 - Combined pressure and temperature detector - Google Patents

Combined pressure and temperature detector

Info

Publication number
JP2730152B2
JP2730152B2 JP1063315A JP6331589A JP2730152B2 JP 2730152 B2 JP2730152 B2 JP 2730152B2 JP 1063315 A JP1063315 A JP 1063315A JP 6331589 A JP6331589 A JP 6331589A JP 2730152 B2 JP2730152 B2 JP 2730152B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
pressure
wheatstone bridge
semiconductor substrate
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1063315A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02242121A (en
Inventor
正人 水越
栄嗣 川崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP1063315A priority Critical patent/JP2730152B2/en
Publication of JPH02242121A publication Critical patent/JPH02242121A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2730152B2 publication Critical patent/JP2730152B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えばエアコンシステムの冷媒の圧力お
よび温度状態の観測等に使用される、測定媒体の圧力と
温度とを同時に計測する、半導体式の圧力・温度複合計
測装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor type for simultaneously measuring the pressure and temperature of a measurement medium used for, for example, observing the pressure and temperature state of a refrigerant in an air conditioner system. Pressure and temperature combined measuring device.

[従来の技術] 例えばエアコンシステムにおいて、熱交換器部分の冷
媒の出入口部分の冷媒圧力と共に、この冷媒の温度状態
を計測することが要求されるものであり、この場合には
冷媒のような測定溶媒の圧力と温度とを同時に測定する
ことが望まれる。このような要求に対しては、例えば測
定用装置に対して測定孔を2箇所形成し、その一方の測
定孔には半導体式等の圧力センサを設けると共に、他方
の測定孔には熱電対あるいはサーミスタ等の温度センサ
を取付けるように構成することが考えられていた。
2. Description of the Related Art For example, in an air conditioner system, it is required to measure the temperature of the refrigerant together with the pressure of the refrigerant at the entrance and exit of the refrigerant in a heat exchanger. It is desirable to measure the pressure and temperature of the solvent simultaneously. To meet such demands, for example, two measurement holes are formed in the measurement device, and one of the measurement holes is provided with a pressure sensor such as a semiconductor type, and the other measurement hole is provided with a thermocouple or a thermocouple. It has been considered that a temperature sensor such as a thermistor is configured to be attached.

しかし、このように測定孔を2箇所形成することは、
装置が必然的に大型化するものであり、またコスト的に
も2つの測定装置を使用したと同様の条件となり、一体
化したための優位性を充分に得ることができない。特に
別個に形成される2個の測定孔の位置が必然的に相違す
るものであり、圧力と温度それぞれの測定部位の間に距
離が存在する。したがって、測定された圧力および温度
から測定媒体の密度を計算するような場合、このように
圧力および温度の測定センサの位置が異なる状態にある
と、この2点間で圧力および温度に差が生じ、正確な測
定媒体の密度を算出することが困難となる。
However, forming two measurement holes in this way means that
The size of the apparatus is inevitably increased, and the cost is the same as when two measuring apparatuses are used. Therefore, it is not possible to sufficiently obtain the advantage of integration. In particular, the position of the two separately formed measurement holes is necessarily different, and there is a distance between the pressure and temperature measurement sites. Therefore, in the case where the density of the measurement medium is calculated from the measured pressure and temperature, if the positions of the pressure and temperature measurement sensors are different from each other, a difference in pressure and temperature occurs between the two points. It is difficult to calculate the density of the measurement medium accurately.

[発明が解決しようとする課題] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、従
来のように圧力および温度を、測定媒体のそれぞれ別個
の測定点で測定することによって生ずる問題点が解決さ
れるようにするもので、測定媒体の特定される1箇所に
おいて圧力および温度が同時に計測されるようにし、例
えば測定媒体の密度がその圧力および温度から容易且つ
正確に算出できるようにする、半導体式の圧力・温度複
合検出装置を提供しようとするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above points, and has a problem that is caused by measuring pressure and temperature at different measurement points of a measurement medium as in the related art. So that the pressure and temperature are measured simultaneously at one specified location of the measurement medium, for example, so that the density of the measurement medium can be easily and accurately calculated from the pressure and temperature; It is an object of the present invention to provide a semiconductor type combined pressure / temperature detection device.

[課題を解決するための手段] この発明に係る圧力・温度複合検出装置は上記課題に
鑑みてなされたものであり、 圧力変化に対応して歪む半導体基板に、ホイートスト
ンブリッジを構成する少なくとも4個の半導体拡散抵抗
による歪ゲージを形成した半導体センサと、 この半導体センサのホイートストンブリッジに定電流
を供給設定する手段と、 前記半導体基板に作用する圧力変化に対応した前記ホ
イートストンブリッジからの出力信号を検出する手段
と、 前記半導体基板の温度変化に対応した前記ホイートス
トンブリッジからの出力信号を検出する手段と、 前記半導体基板に形成される歪ゲージによりなるホイ
ートストンブリッジに並列にして接続した不感温抵抗と を具備し、 前記半導体センサは、結晶方位(100)の半導体基板
の外周部にのみ位置して、前記歪ゲージが配置設定され
るようにすると共に、歪ゲージドーパント濃度を“1×
1020cm-3"以上の高濃度に設定するようにしたことを特
徴とする。
Means for Solving the Problems A combined pressure / temperature detection device according to the present invention has been made in view of the above problems, and has at least four Wheatstone bridges formed on a semiconductor substrate that is distorted in response to a pressure change. A semiconductor sensor having a strain gauge formed by a semiconductor diffusion resistor, a means for supplying and setting a constant current to a Wheatstone bridge of the semiconductor sensor, and detecting an output signal from the Wheatstone bridge corresponding to a pressure change acting on the semiconductor substrate. Means for detecting an output signal from the Wheatstone bridge corresponding to a temperature change of the semiconductor substrate, and a temperature-insensitive resistor connected in parallel to a Wheatstone bridge formed by a strain gauge formed on the semiconductor substrate. The semiconductor sensor has a crystal orientation (100) outside a semiconductor substrate. Only located in parts, as well as to the strain gauge is arranged set, a strain gauge dopant concentration "1 ×
A high concentration of 10 20 cm -3 "or more is set.

[作用] このように構成される圧力・温度複合検出装置におい
ては、半導体基板の外周部に位置して、例えば4個の歪
ゲージが形成され、この歪ゲージによってホイートスト
ンブリッジが構成されている。したがって、半導体基板
に圧力が作用して、この半導体基板に歪が生ずるように
なると、この歪の量すなわち圧力に対応した検出信号が
ホイートストンブリッジから得られるようになる。また
歪ゲージは温度に対応してその抵抗値が変化する性質を
有するものであるため、上記ホイートストンブリッジか
ら温度変化に対応した検出信号も得られるようになる。
この場合、歪ゲージが半導体基板の外周部に位置限定し
て設定されるようになっているものであるため、温度検
出部に圧力によって生ずる半導体基板の歪の発生の影響
が生じないようにすることができ、1個の半導体センサ
によって、圧力および温度が測定可能とされ、測定媒体
の只1箇所の圧力および温度が同時に測定出力できるよ
うになる。
[Operation] In the pressure / temperature combined detection device configured as described above, for example, four strain gauges are formed on the outer peripheral portion of the semiconductor substrate, and a Wheatstone bridge is formed by the strain gauges. Therefore, when pressure acts on the semiconductor substrate to cause distortion in the semiconductor substrate, a detection signal corresponding to the amount of the distortion, that is, the pressure, can be obtained from the Wheatstone bridge. Further, since the strain gauge has a property that its resistance value changes according to the temperature, a detection signal corresponding to the temperature change can be obtained from the Wheatstone bridge.
In this case, since the strain gauge is set so as to be limited to the outer peripheral portion of the semiconductor substrate, the influence of the occurrence of the strain of the semiconductor substrate caused by the pressure on the temperature detecting section is prevented. The pressure and the temperature can be measured by one semiconductor sensor, and the pressure and the temperature of only one point of the measurement medium can be simultaneously measured and output.

更に、ホイートストンブリッジに並列にして不感温抵
抗が接続され、また、歪ゲージドーパント濃度を“1×
1020cm-3"以上の高濃度に設定するようにしているの
で、定電流自己感度温度補償が好適にでき、温度検出出
力に生ずる非直線性が改善でき、より精度の高い温度検
出特製を得ることができるようになる。
Further, a temperature-insensitive resistor is connected in parallel with the Wheatstone bridge, and the strain gauge dopant concentration is set to “1 ×
The high concentration of 10 20 cm -3 "or more is set, so that the constant current self-sensitivity temperature compensation can be suitably performed, the non-linearity of the temperature detection output can be improved, Will be able to gain.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第1図はその回路構成を示したもので、半導体セン
サ11は、半導体基板の表面上に、半導体拡散抵抗によっ
て4個の歪ゲージRA、RB、RC、およびRDを形成すること
によって構成されるもので、この歪ゲージRA〜RDは周知
のホイートストンブリッジに接続されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of the semiconductor sensor 11. In the semiconductor sensor 11, four strain gauges R A , R B , R C , and R D are formed on a surface of a semiconductor substrate by a semiconductor diffusion resistor. These strain gauges RA to RD are connected to a well-known Wheatstone bridge.

ここで、半導体基板はその一方の面の側が測定媒体室
に連通して設定され、この面に測定対象の圧力が作用す
るようにされている。そして、この半導体基板の他方の
面は基準圧力室に対面設定され、測定媒体の圧力変動に
対応して半導体基板に歪が生ずるようにされている。ま
た同時に、半導体基板が測定媒体に接触されることによ
って、この半導体基板の温度が歪ゲージの温度と共に測
定媒体温度に設定されるようにする。
Here, the semiconductor substrate is set so that one side thereof communicates with the measurement medium chamber, and the pressure of the measurement target acts on this surface. The other surface of the semiconductor substrate is set to face the reference pressure chamber, so that the semiconductor substrate is distorted in response to the pressure fluctuation of the measurement medium. At the same time, when the semiconductor substrate is brought into contact with the measurement medium, the temperature of the semiconductor substrate is set to the measurement medium temperature together with the temperature of the strain gauge.

すなわち、歪ゲージRA〜RDのそれぞれの抵抗値は、半
導体基板に作用する圧力状態に対応して変化するように
なるものであり、同時に半導体基板の温度に対応してそ
の抵抗値が可変設定される。そして、一方の対角位置に
設定される歪ゲージRBおよびRDは、圧力が作用すること
によって、その抵抗値が増加するように設定され、他方
の対角位置に設定される歪ゲージRAおよびRCは、圧力が
作用することによって、その抵抗値が減少するように設
定されている。
That is, the resistance of each of the strain gauges RA to RD changes according to the pressure applied to the semiconductor substrate, and at the same time, the resistance varies according to the temperature of the semiconductor substrate. Is set. The strain gauges R B and R D set at one diagonal position are set so that the resistance value increases when pressure acts, and the strain gauges R set at the other diagonal position. A and RC are set so that the resistance value is reduced by the action of pressure.

電源Vccと接地点GNDとの間には、抵抗R01、R02および
R03の直列回路が形成され、その各抵抗の接続点Kおよ
びMの定電位VKおよびVMを分圧により設定する。電源Vc
cは、さらに抵抗R05を介してホイートストンブリッジの
歪ゲージRAとRDの接続点であるA点に与えられ、このA
点の電位は点Kの電位VKと共にオペアンプOP−1に与え
られる。そして、このオペアンプOP−1からの出力は、
それぞれ抵抗R07および抵抗R08を介して、歪ゲージRA
RBの接続点B、および歪ゲージRCとRDとの接続点Cにそ
れぞれ供給される。すなわち、オペアンプOP−1および
抵抗R05は、歪ゲージによるブリッジ回路の定電流源と
して作用するようになり、抵抗R07およびR08はこのブリ
ッジ回路のオフセット出力電圧を粗調整するための回路
を構成するようになる。
Between the power supply Vcc and the ground point GND, resistors R01, R02 and
A series circuit of R03 is formed to set the constant potential V K and V M of the connection point K and M of each resistor depending on the voltage dividing. Power supply Vc
c is further given via a resistor R05 to a point A which is a connection point between the strain gauges RA and RD of the Wheatstone bridge.
The potential at the point is supplied to the operational amplifier OP-1 together with the potential VK at the point K. The output from the operational amplifier OP-1 is
Via respective resistors R07 and resistor R08, and a strain gauge R A
Connection point R B B, and are respectively supplied to the connection point C of the strain gauges R C and R D. That is, the operational amplifier OP-1 and the resistor R05 act as a constant current source of the bridge circuit using the strain gauge, and the resistors R07 and R08 constitute a circuit for roughly adjusting the offset output voltage of the bridge circuit. become.

歪ゲージのホイートストンブリッジの出力点Cの出力
電圧VCは、オペアンプOP−2に供給する。このオペアン
プOP−2は回路側電流がブリッジ回路に流れ込みあるい
はその逆の電流の流れを防止するために設定されるもの
で、このオペアンプOP−2からの出力信号は、抵抗R09
を介して、ブリッジ回路のB点からの出力電圧VCと共に
オペアンプOP−3に供給する。そして、このオペアンプ
OP−3からの出力によってトランジスタTr1を制御する
もので、オペアンプOP−3、抵抗R09およびトランジス
タTr1は、ホイートストンブリッジの出力電圧“VB−VC"
を電流出力に変換するようになる。
The output voltage V C at the output point C of the Wheatstone bridge of the strain gauge is supplied to the operational amplifier OP-2. The operational amplifier OP-2 is set to prevent a circuit-side current from flowing into the bridge circuit or vice versa, and an output signal from the operational amplifier OP-2 includes a resistor R09.
Through the supply to the operational amplifier OP-3 together with the output voltage V C from point B of the bridge circuit. And this operational amplifier
The transistor Tr1 is controlled by the output from the OP-3. The operational amplifier OP-3, the resistor R09 and the transistor Tr1 are connected to the output voltage “V B −V C ” of the Wheatstone bridge.
To the current output.

このオペアンプOP−3からの出力信号によって制御さ
れるトランジスタTr1は、そのコレクタに抵抗R11を介し
て電源Vccが接続されるもので、このトランジスタTr1の
コレクタ回路の信号は、オペアンプOP−4に供給する。
そして、このオペアンプOP−4は、抵抗R11、R12、R13
と共に増幅回路を構成し、オペアンプOP−3からの電流
出力を増幅して圧力検出信号VPが得られるようにしてい
る。ここで、このオペアンプOP−4による回路の増幅率
は、抵抗R12と抵抗R09の比によって決まる。
The transistor Tr1 controlled by the output signal from the operational amplifier OP-3 has a collector connected to the power supply Vcc via the resistor R11. The signal of the collector circuit of the transistor Tr1 is supplied to the operational amplifier OP-4. I do.
The operational amplifier OP-4 includes resistors R11, R12, R13
Together constitute the amplifying circuit amplifies the current output from the operational amplifier OP-3 so that the pressure detection signal V P obtained. Here, the amplification factor of the circuit by the operational amplifier OP-4 is determined by the ratio between the resistor R12 and the resistor R09.

半導体センサ11の歪ゲージRBとRCとの接続点である点
Dの信号VDは、点Mで設定される基準電圧VMと共にオペ
アンプOP−5に供給する。このオペアンプOP−5は、抵
抗R21と共に点Dの温度に対応して変化する電圧VDの変
化を検出し、これを電流出力に変換するもので、このオ
ペアンプOP−5からの出力信号によってトランジスタTr
2を制御する。このトランジスタTr2のコレクタ回路の信
号は、点Kの基準電圧VKと共にオペアンプOP−6に供給
するもので、このオペアンプOP−6は抵抗R22、R23、R2
4と共に増幅回路を形成し、オペアンプOP−5からの出
力信号を増幅する。そして、温度検出出力VTを得る。
Signal V D of the D point is a connection point between the strain gauges R B and R C of the semiconductor sensor 11 is supplied to the operational amplifier OP-5 with a reference voltage V M is set at the point M. The operational amplifier OP-5, corresponding to the temperature of point D along with resistor R21 detects a change of the voltage V D which varies, and converts it into a current output, transistor by an output signal from the operational amplifier OP-5 Tr
Control two. Signal of the collector circuit of the transistor Tr2 to supply with the reference voltage V K at point K to the operational amplifier OP-6, the operational amplifier OP-6 is the resistance R22, R23, R2
4 together with an amplifier circuit to amplify the output signal from the operational amplifier OP-5. Then, a temperature detection output VT is obtained.

第2図はこのように構成される複合検出装置の、特に
圧力に関する信号の処理回路部分を取出して示したもの
で、第1図と同一部分は同一符号を付してその説明は省
略する。この回路はすでに知られているもので、定電流
自己補償回路を構成している。
FIG. 2 shows a part of a circuit for processing a signal relating to pressure, particularly of the composite detecting device thus constructed, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. This circuit is already known and forms a constant current self-compensation circuit.

すなわち、半導体センサ11に作用する圧力が変化した
場合、歪ゲージによるホイートストンブリッジの出力端
Cの電位VCが、この圧力変化に対応して変化し、この圧
力検出信号が出力信号VPとして出力されるようになる。
That is, when the pressure acting on the semiconductor sensor 11 is changed, the potential V C at the output terminal C of the Wheatstone bridge by strain gauges, and changes in response to this pressure change, the output pressure detection signal as an output signal V P Will be done.

このような圧力検出信号を得る半導体センサ11につい
て検討してみると、そのD点の電位VDは、第3図で示す
ように温度に対してほぼ直線的に変化する性質を有す
る。
Considering the semiconductor sensor 11 that obtains such a pressure detection signal, the potential V D at the point D has the property of changing almost linearly with temperature as shown in FIG.

したがって、第1図で示した複合検出装置にあって
は、このD点の電位VDを接地電位(GND)近くから電源
電位(Vcc)の近くまで変化する信号に変換する回路と
されるオペアンプOP−5の回路を設定し、本来は圧力を
検出する半導体センサ11から温度検出信号VTが得られる
ようにしている。
Therefore, in the composite detector shown in FIG. 1, the operational amplifier is a circuit for converting the potential VD at the point D into a signal that changes from near the ground potential (GND) to near the power supply potential (Vcc). set circuit OP-5, originally so that the temperature detection signal V T is obtained from the semiconductor sensor 11 for detecting the pressure.

ここで歪ゲージを使用した圧力検出用の半導体センサ
としては、例えば米国特許第4,320,664号明細書等に示
されるように知られているものであり、このような圧力
検出用の半導体センサ11は、従来において第4図(A)
および(B)に示すように構成されている。すなわち、
作用する圧力によって歪むようになるシリコン(110)
基板111からなるダイヤフラムの中央部分および外周部
分に4個の歪ゲージ112〜115を配置するように構成し、
この歪ゲージ112〜115によってホイートストンブリッジ
を形成するようにしている。
Here, as a semiconductor sensor for pressure detection using a strain gauge, for example, is known as shown in U.S. Pat.No. 4,320,664 and the like, such a semiconductor sensor 11 for pressure detection, Conventionally, FIG. 4 (A)
And (B). That is,
Silicon (110) that becomes distorted by acting pressure
A configuration in which four strain gauges 112 to 115 are arranged at a central portion and an outer peripheral portion of a diaphragm composed of a substrate 111,
A Wheatstone bridge is formed by the strain gauges 112 to 115.

このような半導体センサ11の前提として、圧力と共に
温度変化を検出させるようにする場合、歪ゲージによる
ホイートストンブリッジの点Dの電圧VDが、受圧時にお
いて変化しないことが必要である。しかし、第4図で示
されるように歪ゲージ112〜115が基板111の中央部およ
び外周部に配置されるような状態とされると、第4図の
(C)に示されるように基板111の中央部分の応力σ1
と、外周部分の応力σ2との間の絶対値が必ずしも等し
くならない。したがって、この状態ではD点の電位VD
圧力変化に伴って変化するようになり、このVDに基づい
て温度を検出することができない。
Given such a semiconductor sensor 11, to so as to detect the temperature change with pressure, voltage V D of point D of the Wheatstone bridge by strain gauges, it is necessary not to change during the pressure. However, as shown in FIG. 4, when the strain gauges 112 to 115 are arranged at the central portion and the outer peripheral portion of the substrate 111, as shown in FIG. Stress σ1 at the center of
And the stress σ2 of the outer peripheral portion are not always equal. Accordingly, the potential V D of the D point in this state is to vary with the pressure change, it is impossible to detect the temperature based on the V D.

このため、この実施例において使用される半導体セン
サ11は、第5図の(A)および(B)で示されるよう
に、シリコン(100)基板111によって構成されたダイヤ
フラムの外周部に4個の歪ゲージ112〜115(RA、RB
RC、RD)を配置し、この歪ゲージ112〜115によってホイ
ートストンブリッジが形成されるようにする。
For this reason, as shown in FIGS. 5A and 5B, the semiconductor sensor 11 used in this embodiment is provided on the outer periphery of the diaphragm constituted by the silicon (100) substrate 111 with four pieces. Strain gauge 112-115 (R A , R B ,
R C , R D ) are arranged so that the strain gauges 112 to 115 form a Wheatstone bridge.

このように歪ゲージを配置とすると、第5図の(C)
に示されるように基板111に応力が作用するようになっ
ても、ホイートストンブリッジの各対角位置に設定され
る歪ゲージに作用する応力σ2が等しくなり、基板111
に応力が作用する状態にあっも、ホイートストンブリッ
ジのD点の電位VDに変化が生じない。そして、このVD
温度変化にのみ応答するようになり、この半導体センサ
11が温度センサとしても機能するようになる。
When the strain gauges are arranged as described above, FIG.
Even when stress acts on the substrate 111 as shown in (1), the stress σ2 acting on the strain gauge set at each diagonal position of the Wheatstone bridge becomes equal, and the substrate 111
A state that stress is applied to the well, the change in the potential V D of the D point of the Wheatstone bridge does not occur. Then, the V D becomes to respond only to changes in temperature, the semiconductor sensor
11 also functions as a temperature sensor.

この第1図で示されるような複合検出装置にあって
は、半導体センサ11を構成する歪ゲージRA、RB、RCおよ
びRDの抵抗温度係数の2次成分の影響によって、温度検
出出力に±1%FS程度の非直線性が生ずる。したがっ
て、より精度の高い温度検出特性を得るためには、この
非直線性を改善する必要がある。
In the composite detection device as shown in FIG. 1, the temperature detection is performed by the influence of the secondary components of the resistance temperature coefficients of the strain gauges R A , R B , R C and R D constituting the semiconductor sensor 11. Non-linearity of about ± 1% FS occurs in the output. Therefore, it is necessary to improve this non-linearity in order to obtain more accurate temperature detection characteristics.

第6図はこのような温度検出特性を改善した実施例を
示すもので、歪ゲージRA、RB、RCおよびRDによるホイー
トストンブリッジと並列にして、不感温の抵抗R06を接
続する。
FIG. 6 shows an embodiment in which such a temperature detection characteristic is improved. A temperature-insensitive resistor R06 is connected in parallel with a Wheatstone bridge formed by strain gauges R A , R B , R C and R D.

この抵抗R06の抵抗値を無限大より下げるようにする
と、そのある点で温度出力の非直線性はほぼ“0"の状態
となる。しかし、この抵抗変化に伴って抵抗温度係数も
減少するようになり、このため定電流自己感度温度補償
ができなくなる。
If the resistance value of the resistor R06 is made lower than infinity, the non-linearity of the temperature output at that point will be substantially "0". However, the temperature coefficient of resistance also decreases with this change in resistance, so that constant current self-sensitivity temperature compensation cannot be performed.

これを防止するためには、温度係数の減少を見込ん
で、歪ゲージRA、RB、RC、RDのドーパント濃度を“1×
1020cm-3"以上の高濃度状態に設定しておく。
In order to prevent this, the dopant concentration of the strain gauges R A , R B , R C , and R D is set to “1 ×
Set to a high concentration state of 10 20 cm -3 "or more.

その他の構成は第1図と同様であるので、第1図と同
一符号を付してその説明を省略する。
Other configurations are the same as those in FIG. 1, and thus the same reference numerals as those in FIG.

[発明の効果] 以上のようにこの発明に係る圧力・温度複合検出装置
によれば、只1個の半導体センサによって、測定媒体の
圧力と共に温度が検出できるようになるものであり、こ
の圧力および温度のそれぞれ測定点を一致させることが
できる。したがって、測定装置自体の構成を小型簡略化
した状態で構成し、コスト的にも圧力および温度検出用
のセンサを別個に設置した場合に比較して充分低減でき
る。したがって、限られた容積の測定部位に対しても容
易に適用可能とされると同時に、圧力および温度の測定
部位を一致できるので、その応用範囲が効果的に拡大で
きるようになる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the combined pressure / temperature detection device of the present invention, the temperature and the pressure of the measurement medium can be detected by only one semiconductor sensor. The respective measuring points of the temperature can be matched. Therefore, the configuration of the measuring device itself can be reduced in size and simplified, and the cost can be sufficiently reduced as compared with the case where pressure and temperature detecting sensors are separately installed. Therefore, the pressure and temperature measurement sites can be easily applied to a measurement site having a limited volume, and at the same time, the application range can be effectively expanded.

更に、ホイートストンブリッジに並列にして不感温抵
抗が接続され、また、歪ゲージドーパント濃度を“1×
1020cm-3"以上の高濃度に設定するようにしているの
で、定電流自己感度温度補償が好適にでき、温度検出出
力に生ずる非直線性が改善でき、より精度の高い温度検
出特製を得ることができるようになる。
Further, a temperature-insensitive resistor is connected in parallel with the Wheatstone bridge, and the strain gauge dopant concentration is set to “1 ×
The high concentration of 10 20 cm -3 "or more is set, so that the constant current self-sensitivity temperature compensation can be suitably performed, the non-linearity of the temperature detection output can be improved, Will be able to gain.

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

第1図はこの発明の一実施例に係る圧力・温度複合検出
装置を説明するための回路構成図、第2図は上記装置の
特に圧力検出処理回路部分を取出して示す図、第3図は
この回路における定常圧力状態における温度検出端子部
の出力の状態を説明する図、第4図は従来から知られて
いる半導体センサを説明するもので、(A)はセンサ平
面図、(B)は(A)図のb−b線断面図、(C)は応
力特性を示す図、第5図はこの発明において使用される
半導体センサを説明するもので、(A)は平面図、
(B)は(A)図のb−b線断面図、(C)は応力特性
を説明する図、第6図はこの発明の他の実施例を説明す
る回路構成図である。 11……半導体センサ、112〜115、RA、RB、RC、RD……歪
ゲージ、OP−3……オペアンプ(圧力検出出力の電流変
換)、OP−5……オペアンプ(温度検出出力の電流変
換)。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram for explaining a combined pressure / temperature detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a pressure detection processing circuit portion of the above device, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a state of output of a temperature detection terminal portion in a steady pressure state in this circuit, FIG. 4 is a diagram illustrating a conventionally known semiconductor sensor, (A) is a sensor plan view, and (B) is a diagram. FIG. 5A is a cross-sectional view taken along the line bb of FIG. 5, FIG. 5C is a diagram showing stress characteristics, FIG. 5 is a diagram illustrating a semiconductor sensor used in the present invention, FIG.
(B) is a cross-sectional view taken along the line bb of (A), (C) is a diagram illustrating stress characteristics, and FIG. 6 is a circuit configuration diagram illustrating another embodiment of the present invention. 11 ...... semiconductor sensor, 112~115, R A, R B , R C, R D ...... strain gauge, OP-3 ...... op (current conversion of the pressure detection output), OP-5 ...... operational amplifier (temperature detection Output current conversion).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】圧力変化に対応して歪む半導体基板に、ホ
イートストンブリッジを構成する少なくとも4個の半導
体拡散抵抗による歪ゲージを形成した半導体センサと、 この半導体センサのホイートストンブリッジに定電流を
供給設定する手段と、 前記半導体基板に作用する圧力変化に対応した前記ホイ
ートストンブリッジからの出力信号を検出する手段と、 前記半導体基板の温度変化に対応した前記ホイートスト
ンブリッジからの出力信号を検出する手段と、 前記半導体基板に形成される歪ゲージによりなるホイー
トストンブリッジに並列にして接続した不感温抵抗と を具備し、 前記半導体センサは、結晶方位(100)の半導体基板の
外周部にのみ位置して、前記歪ゲージが配置設定される
ようにすると共に、歪ゲージドーパント濃度を“1×10
20cm-3"以上の高濃度に設定するようにしたことを特徴
とする圧力・温度複合検出装置。
1. A semiconductor sensor in which a strain gauge formed by at least four semiconductor diffusion resistors constituting a Wheatstone bridge is formed on a semiconductor substrate which is distorted in response to a pressure change, and a constant current is supplied and set to the Wheatstone bridge of the semiconductor sensor. Means for detecting an output signal from the Wheatstone bridge corresponding to a change in pressure acting on the semiconductor substrate; and means for detecting an output signal from the Wheatstone bridge corresponding to a change in temperature of the semiconductor substrate; A temperature-insensitive resistor connected in parallel to a Wheatstone bridge formed by a strain gauge formed on the semiconductor substrate, wherein the semiconductor sensor is located only at an outer peripheral portion of the semiconductor substrate having a crystal orientation (100), The strain gauge is arranged and set, and the strain gauge dopant concentration is set to “ × 10
A combined pressure and temperature detection device characterized in that the concentration is set to a high concentration of 20 cm -3 "or more.
JP1063315A 1989-03-15 1989-03-15 Combined pressure and temperature detector Expired - Lifetime JP2730152B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1063315A JP2730152B2 (en) 1989-03-15 1989-03-15 Combined pressure and temperature detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1063315A JP2730152B2 (en) 1989-03-15 1989-03-15 Combined pressure and temperature detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02242121A JPH02242121A (en) 1990-09-26
JP2730152B2 true JP2730152B2 (en) 1998-03-25

Family

ID=13225722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1063315A Expired - Lifetime JP2730152B2 (en) 1989-03-15 1989-03-15 Combined pressure and temperature detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2730152B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3427594B2 (en) * 1994-11-04 2003-07-22 株式会社デンソー Sensor device
JPH10115536A (en) 1996-10-14 1998-05-06 Denso Corp Composite sensor
JP4669193B2 (en) * 2002-10-16 2011-04-13 忠弘 大見 Temperature measuring device for pressure flow control device
JP4915105B2 (en) * 2006-02-21 2012-04-11 株式会社豊田中央研究所 CIRCUIT USED TO CONNECTED GAGE RESISTOR AND SENSOR HAVING THE CIRCUIT
JP6287600B2 (en) * 2014-06-05 2018-03-07 株式会社デンソー Temperature sensor
JP2021018075A (en) * 2019-07-17 2021-02-15 株式会社デンソー Sensor device
CN112841779A (en) * 2021-01-27 2021-05-28 浙江红漫藤医疗科技有限公司 Protective isolation clothes for medical rescue

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60135717A (en) * 1983-12-24 1985-07-19 Shimadzu Corp Pressure detecting circuit
JPS63263773A (en) * 1987-04-22 1988-10-31 Nec Corp Semiconductor type pressure sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02242121A (en) 1990-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0697104B1 (en) Strain gage sensor with integral temperature signal
EP0239094B1 (en) Semiconductor strain gauge bridge circuit
CA2145698C (en) Electronic circuit for a transducer
EP0803054B1 (en) A temperature compensation method in pressure sensors
GB2201791A (en) Transducer signal conditioner
JP2730152B2 (en) Combined pressure and temperature detector
US4541286A (en) Gas pressure measuring circuit
US4414837A (en) Apparatus and methods for the shunt calibration of semiconductor strain gage bridges
US6591683B1 (en) Pressure sensor
JPS6222272B2 (en)
JPH0455542B2 (en)
Welsh et al. A method to improve the temperature stability of semiconductor strain gauge transducers
JPH0125425B2 (en)
JPH06265565A (en) Current speed detector for gas
JPS60216213A (en) Measuring device using resistance bridge
KR20020087121A (en) Pressure sensor
JP3082636B2 (en) Strain measuring device
JP3081352B2 (en) Pressure sensor
SU1377633A1 (en) Pressure transducer
RU2024830C1 (en) Unit for measuring pressure
EP0561976A1 (en) Temperature compensation of transducers
JPH05164509A (en) Strain gage
JPH0333630A (en) Semiconductor pressure sensor
JPH11287685A (en) Flow sensor
JPH02272335A (en) Semiconductor pressure sensor

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219

Year of fee payment: 12