JP3049843B2 - 抵抗体電極構造の形成方法 - Google Patents

抵抗体電極構造の形成方法

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JP3049843B2 JP3166491A JP16649191A JP3049843B2 JP 3049843 B2 JP3049843 B2 JP 3049843B2 JP 3166491 A JP3166491 A JP 3166491A JP 16649191 A JP16649191 A JP 16649191A JP 3049843 B2 JP3049843 B2 JP 3049843B2
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    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は抵抗値温度係数(TC
R)を充分小さくなした抵抗体電極構造の形成方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図6には定電流回路の一例を示し、オペ
アンプ4にフィードバックされる電流検出用抵抗体5´
の出力電圧が定電圧Vcに一致するようにトランジスタ
3を制御して、負荷6に流れる電流を一定に維持してい
る。かかる回路をハイブリッドICで実現する場合には
上記抵抗体5´として厚膜抵抗体を使用することが多
い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、厚膜抵
抗体は抵抗値を小さく(1Ω程度以下)すると抵抗体の
金属的挙動が強くなるため正の大きなTCR(+500
ppm/℃以上)を示すようになり、雰囲気温度が変動
すると抵抗値が変化してフィードバック電圧が変動し、
定電流が維持できない。
【0004】そこで、図7に示す如く、TCRの比較的
小さい(+150ppm/℃程度)高抵抗体2を線状の
導体膜1A,1B間に幅広い面状に形成して低抵抗値を
実現し、図中aを上記トランジスタ3のエミッタに、b
を上記オペアンプ4に接続して使用しているが、TCR
の低減は充分でなかった。
【0005】本発明はかかる課題を解決するもので、
CRの制御が容易でTCRを充分に小さくできる抵抗体
電極構造の形成方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の抵抗体電極構造
の形成方法は請求項1〜5に記載された如く、抵抗体電
極構造に、互いに異なるTCRを有する抵抗体(1A
および1B,2)を含め、これらの抵抗体を第1及び
第2の電圧取出端子(13,14)間に存在せしめるの
で、この第1、第2の電圧取出端子が接続される部位の
配置関係に応じて上記電圧出力に異なる温度依存性が与
えられる。前記第1の部位と前記第2の部位の配置関係
より当該抵抗体電極構造の周囲の温度変化による両電
圧取出端子間から得られる電圧出力の出力変動を抑制す
ることができる。図1および図2に示す構造に基づいて
本発明の構成をより詳しく説明すると抵抗体電極構造
は、間隔をおいて延び、正の抵抗値温度係数が相対的に
大きい一対の線状導体膜1A、1Bと、これら導体膜1
A、1Bに対向辺がそれぞれ接続導通せしめられ、正の
抵抗値温度係数が相対的に小さい面状の抵抗膜2とを具
備せしめ、上記各導体膜1A、1Bの一部を電流源3を
接続する給電部位たる給電端11とし、導体膜の一方1
Aには給電端11を除く所定位置に電圧取出端子13を
設けるとともに、導体膜1Bの他方には給電端11を含
む所定位置に電圧取出端子14を設け、これら電圧取出
端子13,14間に電圧出力を得る。そして前記第1の
部位と前記第2の部位の配置関係を設定する。
【0007】
【作用】上記構成の抵抗体電極構造の形成方法におい
て、図2に基づいてその作用を説明する。線状導体膜1
A,1Bとこの間に設けた面状抵抗膜2は、4ケの抵抗
がはしご状に形成された抵抗ラダーとみなし得る(図
2)。温度が上昇すると、給電端11に近い電圧取出端
子13とこれに対応する他の導体膜部間の電圧V1 は、
この間の抵抗膜抵抗Rrの増加分と後述する遠い電圧取
出端子14での電流減少による電流I1 の増加分に依存
して上昇する。一方、給電端11より遠い電圧取出端子
14とこれに対応する他の導体膜部間の電圧V2 は、こ
こに至るまでの導体膜抵抗Rcの相対的に大きな増加に
より電流I2 が大きく減少するため、これによる電圧低
下分がこの部分の抵抗膜抵抗Rrの増加による電圧上昇
分を上回る。
【0008】しかして、温度上昇に伴い、図2に示す構
成の場合、給電端11に近い位置で電圧V1 が上昇する
一方、遠い位置での電圧V2 は低下し、電圧取出端子1
3,14間から得られる電圧出力には、この電圧V1 の
上昇分と電圧V2 の低下分との差に応じた電圧出力変化
が生じる。これにより、上記部位の配置位置に対応し
て、温度変化に伴う上記電圧出力変化が任意である。し
たがって上記部位の配置を設定することで温度依存性を
制御することができる。 ここで、各電圧取出端子13,
14が接続される前記部位の位置を請求項3〜5の発明
のように設定すると電圧V1 の上昇分と電圧V2 の低下
分が互いに相殺して、電圧取出端子13,14間より得
られる電圧出力は温度変化に対する依存性が充分小さく
なる。
【0009】この時、上記両電圧取出端子13,14
を、抵抗膜抵抗Rr増加分による電圧上昇と電流I2 減
少分による電圧低下が相殺される位置に対向して設ける
と、電圧出力の温度依存性は殆ど零となる。
【0010】
【実施例1】図1には本発明の抵抗体電極構造の形成方
法を適用した定電流回路を示し、抵抗体5は平行に延び
る線状の抵抗体部たる導体膜1A,1Bとこれらの間に
上下辺を接合導通せしめて設けた面状の抵抗体部たる
抗膜2とよりなる。導体膜1A,1Bの各一端は給電部
位たる給電端11としてあり、その一方は電流源として
のトランジスタ3のエミッタに接続され、他方は電力ア
ースしてある。そして、各導体膜1A,1Bの給電端1
1側の抵抗膜2の端部より他端12方向へ所定距離x0
だけ離れた導体膜部に電圧取出端子13,14を設け
て、その一方13をオペアンプ4の反転端子に入力する
とともに他方14は信号アースしてある。
【0011】上記オペアンプ4の非反転端子には信号ア
ースとの間に定電圧Vcが接続されており、オペアンプ
出力が上記トランジスタ3のベースに入力している。ト
ランジスタ3のコレクタには電源との間に負荷6が接続
してある。
【0012】負荷6に流れる電流はトランジスタ3を経
て抵抗体5の給電端11の一方に至り、抵抗体5内を流
通して給電端11の他方よりアースへ流れる。上記電圧
取出端子13,14間にはこの時の電流値に比例した電
圧が現れ、これがオペアンプ4で定電圧Vc と比較され
て比較出力によりトランジスタ3が作動せしめられて、
常に負荷6へ定電流が供給される。上記電圧取出端子1
,14間の電圧は、これら端子13,14を設ける部
位を給電端11側の抵抗膜2の端部より以下に説明する
距離x0 だけ他端12方向へ離れた位置とすることによ
り、雰囲気温度の変化に無関係に一定に保たれる。
【0013】図3に示す抵抗体5において、給電端11
に最も近い抵抗膜2端からの距離をxとし、図4に示す
抵抗ラダーの分布定数回路として偏微分方程式(1),
(2)をI(0)=Io,I(W)=0の境界条件で解
くと、電圧V(x)は式(3)で与えられる。
【0014】
【数1】
【数2】
【数3】
【0015】ここでRは導体膜1A,1Bの単位長さ当
たりの抵抗値の2倍に等しく、Gは抵抗膜2の単位長さ
当たりのコンダクタンスである。
【0016】雰囲気温度が変化した場合のR,Gをそれ
ぞれR’,G’とし、この時の電圧V(x)をV’
(x)とすると、この時の電圧変化分ΔV(x)は次式
(4)のようになり、xすなわち電圧取出端子13,1
を設ける部位に応じて異なる値が与えられる。
【0017】
【数4】
【0018】導体膜1A,1Bとして例えばAg−Pt
を使用すると、そのTCRは+2000ppm/℃、シ
ート抵抗値は3mΩである。また、抵抗膜2として例え
ばRuO2 をベースとする抵抗体を使用すると、そのT
CRは+100ppm/℃、シート抵抗値は3Ωであ
る。雰囲気温度が25℃〜125℃の100℃の間で変
化する場合、導体膜1A,1Bの幅w、抵抗膜2の長さ
Lを共に1mmとし、Io=1Aとすると、電圧変化分Δ
V(xo )が0となる位置xo が存在する条件はΔV
(W)<0であるから、上記(4)式を変形した(5)
式以下の演算により、以下の如く得られる。
【0019】
【数5】
【数6】
【数7】 上式(5)〜(7)より、RGW2 >0.325 これはW2 /wL>1.63×102 と変換され、結局
W>13となる。
【0020】かくして、抵抗体の幅Wが13mm以上であ
ればΔV(x0 )=0となるx0 が存在する。例えばW
=25mmに設定すると、この時の電圧V(x)曲線は2
5℃と125℃について図5の如く得られ、x0 =10
mmとなる。かかるΔV(x)>0となる領域(x<x
0 )とΔV(x)<0となる領域(x>x0 )との境界
であるx0 の位置に両電圧取出端子13,14を設けれ
ば、雰囲気温度の変動に影響されず正確に入力電流のみ
に比例する出力電圧が得られ、抵抗体5の実質的TCR
は零となる。
【0021】
【実施例2】ΔV(x)=0となる位置を越えて給電端
11より遠ざかると、ΔV(x)は負になって(図5参
照)次第にその絶対値が大きくなる。そこで、スペース
的な制約より実施例1のように両電圧取出端子13,1
4を対向位置に設けることができない場合には、ΔV
(x1 )=−ΔV(x2 )となるような位置x1 ,x2
を算出して、導体膜1Aの電圧取出端子13を位置x1
に設け、導体膜1Bの電圧取出端子14を位置x2 に
出力電圧を得るようにするのもよい。位置x1 と位
置x2 とは、上式より知られるように、その雰囲気温度
変化に応じた電圧出力変化ΔV(x)の極性が互いに逆
方向で電圧出力変化の絶対値が同じとなる位置である。
この場合でも上記実施例1と同様の効果が得られる。
【0022】
【実施例3】なお、一方の電圧取出端子13を給電端1
1に設け、他方の電圧取出端子14を給電端11以外に
設けるようになせば、給電端11の電圧変動ΔV(0)
に対して給電端11以外の電圧変動ΔV(x)は小さい
から、両電圧取出端子13,14間に得られる電圧V
(0,x)の温度変動が(ΔV(x)+ΔV(0))/
2であることを考慮すると、電圧取出端子13,14
いずれも給電端11に設ける場合に比べて温度変動をよ
り小さくすることが可能である。
【0023】上記各実施例において、給電端は必ずしも
各導体膜の端部に設ける必要はない。また、電圧取出端
の一方は給電端と一致せしめて設けても良い。
【0024】
【発明の効果】以上の如く、本発明の抵抗体電極構造
形成方法によれば、抵抗値が小さくかつ抵抗値温度係数
が充分に小さい膜抵抗を実現することができ、計測用の
ハイブリッドIC等に好適な抵抗体電極構造を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の抵抗体電極構造の形成方法を適用した
定電流回路の回路図である。
【図2】本発明を説明する概念図である。
【図3】抵抗体の概略平面図である。
【図4】抵抗体のモデル図である。
【図5】抵抗体各部の電圧を示す図である。
【図6】定電流回路の回路図である。
【図7】従来の抵抗体電極構造の形成方法により形成さ
れた抵抗体電極の概略平面図である。
【符号の説明】
1A、1B 導体膜(抵抗体) 11 給電端(給電部位) 12 他端 13,14 電圧取出端子 2 抵抗膜(抵抗体) 3 トランジスタ 4 オペアンプ 5 抵抗体 6 負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01C 1/14 H01C 7/00 H01C 7/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電圧取出端子(13)が接続され
    た第1の部位と第2の電圧取出端子(14)が接続され
    た第2の部位と電流源が接続された給電部位(11)と
    を設け、前記第1の部位と前記第2の部位との間に複数
    の抵抗体を互いに接続して前記給電部位(11)を介
    して前記複数の抵抗体に電流を流す抵抗体電極構造の
    形成方法において、 前記第1の部位と第2の部位との間に第1のTCRを有
    する抵抗体(1A,1B)と該第1のTCRとは異な
    る第2のTCRを有する抵抗体(2)とを介在させ
    て、前記第1の電圧取出端子(13)と前記第2の電圧
    取出端子(14)の両端子間に発生する電圧出力の温度
    依存性を前記第1の部位と前記第2の部位の各々の配置
    位置により制御することを特徴とする抵抗体電極構造の
    形成方法。
  2. 【請求項2】 第1のTCRを有する一対の抵抗体部
    (1A,1B)と、該一対の抵抗体部(1A,1B)間
    に接続されるとともに第1のTCRと異なる第2のTC
    Rを有する抵抗体部(2)とを有し、給電部位(11)
    を介して電流源からの電流が流れる抵抗体に対して設定
    される抵抗体電極構造の形成方法であって、前記一対の
    抵抗体部(1A,1B)の各々に、第1の電圧取出端子
    (13)が接続される第1の部位と第2の電圧取出端子
    (14)が接続される第2の部位とを各々配置設定する
    とともに、その各々の配置位置により前記第1の電圧取
    出端子(13)と前記第2の電圧取出端子(14)との
    間に発生する電圧出力の温度依存性を制御することを特
    徴とする抵抗体電極構造の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の電圧取出端子(13)と前記
    第2の電圧取出端子(14)との間に発生する前記電圧
    出力の、温度変化に応じた電圧出力変化が零となる位置
    に対応して、前記第1の部位と第2の部位との各々の前
    記配置位置を設定することを特徴とする請求項1または
    2いずれか記載の抵抗体電極構造の形成方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の部位と前記第2の部位の前記
    配置位置を、各々前記電圧出力変化の極性が零となる位
    置に設定することを特徴とする請求項3記載の抵抗体電
    極構造の形成方法。
  5. 【請求項5】 前記第1の部位と前記第2の部位の前記
    配置位置を、各々前記電 圧出力変化の極性が異なる位置
    であって、かつ各々の位置での前記電圧出力の絶対値が
    等しくなる位置に設定することを特徴とする請求項3記
    載の抵抗体電極構造の形成方法。
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