JP3125546B2 - 加速度センサ - Google Patents
加速度センサInfo
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- JP3125546B2 JP3125546B2 JP05300718A JP30071893A JP3125546B2 JP 3125546 B2 JP3125546 B2 JP 3125546B2 JP 05300718 A JP05300718 A JP 05300718A JP 30071893 A JP30071893 A JP 30071893A JP 3125546 B2 JP3125546 B2 JP 3125546B2
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- acceleration
- acceleration sensor
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0894—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by non-contact electron transfer, i.e. electron tunneling
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷陰極の電子放出現象
を利用した加速度センサに関する。
を利用した加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７はマイクロマシーニング技術により
形成された半導体加速度センサを示す構造断面図であ
る。この半導体加速度センサは、セラミックパッケージ
１内に固定された半導体チップ２を有しており、これは
シリコンオイル１ａに浸漬している。半導体チップ２
は、基台部３と、その一端に連結されたセンサチップ４
と、基台部３の他端に連結されたストッパ部５とから成
る。センサチップ４の先端肉厚部４ａ上には金膜等の錘
膜４ｂが被着されており、センサチップ４の主面には複
数の独立の半導体ゲージ層（ホィートストーンブリッジ
回路）が形成されている。なお、６はボンディングワイ
ヤである。このような半導体加速度センサにおいては、
加速度が加わると、先端肉厚部４ａが慣性力により可動
するため、センサチップ４の主面の半導体ゲージ層が歪
み、その歪み量（抵抗値変化）に応じた検出電圧が出力
される。これによって加速度の大きさ及び加速度の向き
（加速度ベクトル）を測定することができる。
形成された半導体加速度センサを示す構造断面図であ
る。この半導体加速度センサは、セラミックパッケージ
１内に固定された半導体チップ２を有しており、これは
シリコンオイル１ａに浸漬している。半導体チップ２
は、基台部３と、その一端に連結されたセンサチップ４
と、基台部３の他端に連結されたストッパ部５とから成
る。センサチップ４の先端肉厚部４ａ上には金膜等の錘
膜４ｂが被着されており、センサチップ４の主面には複
数の独立の半導体ゲージ層（ホィートストーンブリッジ
回路）が形成されている。なお、６はボンディングワイ
ヤである。このような半導体加速度センサにおいては、
加速度が加わると、先端肉厚部４ａが慣性力により可動
するため、センサチップ４の主面の半導体ゲージ層が歪
み、その歪み量（抵抗値変化）に応じた検出電圧が出力
される。これによって加速度の大きさ及び加速度の向き
（加速度ベクトル）を測定することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体加速度センサにあっては次のような問題点があ
る。即ち、一般に半導体加速度センサは高温（１５０°
Ｃ以上）での使用が不可能であり、またそれ以下の温度
範囲でも半導体の温度特性変化が大きいので、温度補償
回路等を設ける必要もあり、小型化や量産性は良好であ
るものの、耐環境性殊に温度耐性に劣るという難点があ
った。
半導体加速度センサにあっては次のような問題点があ
る。即ち、一般に半導体加速度センサは高温（１５０°
Ｃ以上）での使用が不可能であり、またそれ以下の温度
範囲でも半導体の温度特性変化が大きいので、温度補償
回路等を設ける必要もあり、小型化や量産性は良好であ
るものの、耐環境性殊に温度耐性に劣るという難点があ
った。
【０００４】そこで上記問題点に鑑み、本発明の第１の
課題は、温度耐性に優れた加速度センサを提供すること
にあり、第２の課題は、小型化や量産性も良好な加速度
センサを提供することにある。
課題は、温度耐性に優れた加速度センサを提供すること
にあり、第２の課題は、小型化や量産性も良好な加速度
センサを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、温度耐性に優れ温度変化の小さい材料を見出す
か、又は固体の物性を利用しない加速度検出方法による
かが必要である。本発明では、後者の方法を採用した。
即ち、本発明は、冷陰極と陽極とを備え、希薄な気体を
封入して成る真空管において、加速度の印加により冷陰
極と陽極の間の対向電極空間中の気体密度を増減可能の
連通空間部を有していることを特徴とする。かかる連通
空間部の端的な例としては、冷陰極の背後空間及び陽極
の背後空間やそれらの一方を具備するものであれば良
い。
には、温度耐性に優れ温度変化の小さい材料を見出す
か、又は固体の物性を利用しない加速度検出方法による
かが必要である。本発明では、後者の方法を採用した。
即ち、本発明は、冷陰極と陽極とを備え、希薄な気体を
封入して成る真空管において、加速度の印加により冷陰
極と陽極の間の対向電極空間中の気体密度を増減可能の
連通空間部を有していることを特徴とする。かかる連通
空間部の端的な例としては、冷陰極の背後空間及び陽極
の背後空間やそれらの一方を具備するものであれば良
い。
【０００６】上述の２極真空管としては、封止管を用い
たものでも良いが、マイクロマシーンニング技術を駆使
し、シリコンを微細加工して形成された微小真空管であ
っても良い。上述のような真空管においては、電界放出
部たる冷陰極に対して唯一の陽極を対峙させたものでも
良いが、冷陰極に対して等距離で相互独立した複数の陽
極部を２次元（円環状）又は３次元（球殻状）に配列し
たものでも良い。例えば、冷陰極は円形状陰極とし、陽
極は陰極を同心状に取り囲む円環状配置の独立した複数
の陽極部とすることができる。
たものでも良いが、マイクロマシーンニング技術を駆使
し、シリコンを微細加工して形成された微小真空管であ
っても良い。上述のような真空管においては、電界放出
部たる冷陰極に対して唯一の陽極を対峙させたものでも
良いが、冷陰極に対して等距離で相互独立した複数の陽
極部を２次元（円環状）又は３次元（球殻状）に配列し
たものでも良い。例えば、冷陰極は円形状陰極とし、陽
極は陰極を同心状に取り囲む円環状配置の独立した複数
の陽極部とすることができる。
【０００７】
【作用】このような真空管を利用した加速度センサにお
いては、陰極は熱陰極ではなく冷陰極でため、温度依存
性の殆ど無い電子放出特性を得ることができる。また対
向電極空間中の気体密度（面密度）は陽極に向かう電子
流の阻止能（衝突断面積）に略一義的に対応しているた
め、加速度が加わって、対向電極空間と連通空間とに密
度的偏りが生じ、対向電極空間の密度が増減すると、陽
極電流も増減する。陽極電流の変化を検出することによ
り加速度の大きさを測定することができる。このよう
に、本発明の加速度検出原理は、電界放出現象（ショッ
トキー効果（トンネル効果）による電子放出）と、慣性
力による気体密度変化に伴う放出電子流の絞り込みとを
有機的に結合したものであるから、耐温度特性に優れた
加速度センサを実現できる。
いては、陰極は熱陰極ではなく冷陰極でため、温度依存
性の殆ど無い電子放出特性を得ることができる。また対
向電極空間中の気体密度（面密度）は陽極に向かう電子
流の阻止能（衝突断面積）に略一義的に対応しているた
め、加速度が加わって、対向電極空間と連通空間とに密
度的偏りが生じ、対向電極空間の密度が増減すると、陽
極電流も増減する。陽極電流の変化を検出することによ
り加速度の大きさを測定することができる。このよう
に、本発明の加速度検出原理は、電界放出現象（ショッ
トキー効果（トンネル効果）による電子放出）と、慣性
力による気体密度変化に伴う放出電子流の絞り込みとを
有機的に結合したものであるから、耐温度特性に優れた
加速度センサを実現できる。
【０００８】また、真空管をマイクロマシーニング技術
を用いた微小真空管とした場合には、微小化は勿論のこ
と、量産性や低コスト化を図ることができる。また、同
一基板上に複数の陽極部を同時に形成できるので、シリ
コン基板等を用いて微小真空管とすることが有意義であ
る。複数の陽極部を形成した微小真空管にあっては、加
速度の大きさのみならず、２次元又は３次元中の加速度
の向きを検出でき、立体加速度センサとして好適であ
る。
を用いた微小真空管とした場合には、微小化は勿論のこ
と、量産性や低コスト化を図ることができる。また、同
一基板上に複数の陽極部を同時に形成できるので、シリ
コン基板等を用いて微小真空管とすることが有意義であ
る。複数の陽極部を形成した微小真空管にあっては、加
速度の大きさのみならず、２次元又は３次元中の加速度
の向きを検出でき、立体加速度センサとして好適であ
る。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００１０】〔第１実施例〕図１は本発明の第１実施例
に係る加速度センサを示す正面図である。この加速度セ
ンサは小型２極真空管である。即ち、本例の小型２極真
空管は、内径５ｍｍφ，長さ２０ｍｍの封止管１０の中
で一端１０ａ側に冷陰極１１を有し、この冷陰極１１に
電極対向空間Ｃを介して対峙し、他端１０ｂ側に陽極
（集電極）１２を備えており、不活性ガスであるＡｒガ
ス（原子）Ｍが１ｍｍＨｇ封入されている。封止管１０
の一端１０ａと冷陰極１１との間には陰極背後空間（連
通空間部）Ａが設けられており、また封止管１０の一端
１０ｂと陽極１２との間には陽極背後空間（連通空間
部）Ｂが設けられている。
に係る加速度センサを示す正面図である。この加速度セ
ンサは小型２極真空管である。即ち、本例の小型２極真
空管は、内径５ｍｍφ，長さ２０ｍｍの封止管１０の中
で一端１０ａ側に冷陰極１１を有し、この冷陰極１１に
電極対向空間Ｃを介して対峙し、他端１０ｂ側に陽極
（集電極）１２を備えており、不活性ガスであるＡｒガ
ス（原子）Ｍが１ｍｍＨｇ封入されている。封止管１０
の一端１０ａと冷陰極１１との間には陰極背後空間（連
通空間部）Ａが設けられており、また封止管１０の一端
１０ｂと陽極１２との間には陽極背後空間（連通空間
部）Ｂが設けられている。
【００１１】小型２極真空管の電極間に２００Ｖを印加
した状態で加速度をＸ方向（又は−Ｘ方向）に加え、そ
の加速度の大きさによる陽極電流の変化を図２に示す。
この図から明らかなように、加速度が大きくなると、陽
極電流は略線形的に増加する。本例の小型２極真空管に
おいては、陰極１１は熱陰極ではなく冷陰極である。
した状態で加速度をＸ方向（又は−Ｘ方向）に加え、そ
の加速度の大きさによる陽極電流の変化を図２に示す。
この図から明らかなように、加速度が大きくなると、陽
極電流は略線形的に増加する。本例の小型２極真空管に
おいては、陰極１１は熱陰極ではなく冷陰極である。
【００１２】陽極１２との電界によって陰極１１の界面
での仕事関数との合成ポテンシャル幅が狭くなるので、
ショットキー効果（トンネル効果）により電子が陰極１
１から引き出される。小型２極真空管に加速度が加わる
と、放出電子ｅ及び均一に分布した内部ガス原子（分
子）Ｍに慣性力が加わる。電子自身の慣性力はその質量
が極小であることにより無視でき、陰極１１から放出さ
れた電子はそのまま陽極１２に直進するが、電子に比べ
質量の大きな気体原子Ｍは無視できない慣性力を受ける
ため、Ｘ方向に加速度が加わると、ガス密度は封止管１
０の陰極背後空間Ａの方が高くなり、電極対向空間Ｃは
薄くなる。この結果、電極対向空間Ｃ中での電界放出さ
れた電子の衝突断面積が低くなり、陽極電流が増大す
る。逆に、−Ｘ方向に加速度が加わると、ガス密度は封
止管１０の陽極背後空間Ｂの方が高くなり、電極対向空
間Ｃは薄くなり、やはり陽極電流が増大する。このよう
に、電極方向（Ｘ又は−Ｘ方向）に加速度が加わると、
その加速度の大きさに応じた陽極電流が生じるため、そ
の陽極電流値の変化を検出することにより、加速度の大
きさを測定することができる。ここで、加速度ａの向き
が電極方向（Ｘ又は−Ｘ方向）に対してθのときは、そ
の加速度の射影成分（ａCOS θ）がガス密度分布の濃淡
化に寄与する。
での仕事関数との合成ポテンシャル幅が狭くなるので、
ショットキー効果（トンネル効果）により電子が陰極１
１から引き出される。小型２極真空管に加速度が加わる
と、放出電子ｅ及び均一に分布した内部ガス原子（分
子）Ｍに慣性力が加わる。電子自身の慣性力はその質量
が極小であることにより無視でき、陰極１１から放出さ
れた電子はそのまま陽極１２に直進するが、電子に比べ
質量の大きな気体原子Ｍは無視できない慣性力を受ける
ため、Ｘ方向に加速度が加わると、ガス密度は封止管１
０の陰極背後空間Ａの方が高くなり、電極対向空間Ｃは
薄くなる。この結果、電極対向空間Ｃ中での電界放出さ
れた電子の衝突断面積が低くなり、陽極電流が増大す
る。逆に、−Ｘ方向に加速度が加わると、ガス密度は封
止管１０の陽極背後空間Ｂの方が高くなり、電極対向空
間Ｃは薄くなり、やはり陽極電流が増大する。このよう
に、電極方向（Ｘ又は−Ｘ方向）に加速度が加わると、
その加速度の大きさに応じた陽極電流が生じるため、そ
の陽極電流値の変化を検出することにより、加速度の大
きさを測定することができる。ここで、加速度ａの向き
が電極方向（Ｘ又は−Ｘ方向）に対してθのときは、そ
の加速度の射影成分（ａCOS θ）がガス密度分布の濃淡
化に寄与する。
【００１３】このような小型真空管を利用した加速度セ
ンサによれば、電子放出機構が温度変化の影響を受け難
く、温度変化があっても一定的な陽極電流値を得ること
ができる。また、内部ガスは無加速度状態化では温度変
化に拘らず一様な分布であり、温度因子よりも加速度因
子によりほぼ一義的な密度分布を生じる。このため、耐
温度性に優れた加速度センサを得ることができる。
ンサによれば、電子放出機構が温度変化の影響を受け難
く、温度変化があっても一定的な陽極電流値を得ること
ができる。また、内部ガスは無加速度状態化では温度変
化に拘らず一様な分布であり、温度因子よりも加速度因
子によりほぼ一義的な密度分布を生じる。このため、耐
温度性に優れた加速度センサを得ることができる。
【００１４】〔第２実施例〕図３は本発明の第２実施例
に係る加速度センサを示す縦断面図である。この加速度
センサは、マイクロマシーニング技術により形成された
微小真空管（金丸、伊藤；Semiconductor World,1992年
３月，Technical Report p62 参照）をセラミックパケ
ージ２０内に収納したものである。微小真空管２１は、
シリコン基板２２の一端部上にシリコン酸化膜２３ａを
介して形成されたタングステン製の冷陰極２３と、シリ
コン基板２２の他端部上にシリコン酸化膜２４ａを介し
て形成され、内部空間２５の電極対向空間Ｃを介して冷
陰極２３に対峙したタングステン製の陽極２４と、内部
空間２５内に希薄なＡｒガスＭを封止する封止材２６と
から成る。なお、２７はボンディングワイアである。微
小真空管２１は厚さ600μm 、幅１mm、長さ１mmと非常
に小さく、冷陰極２３はタングステン薄膜（厚さ0.2 μ
m ）からなり、図３（ｂ）に示すように、その先端は櫛
歯状に形成されている。また陽極もタングステン薄膜
（厚さ0.2 μm ）からなり、その先端は均一面となって
いる。冷陰極２３の先端はシリコン酸化膜２３ａの側面
より庇状に張り出しており、また陽極２４の先端もシリ
コン酸化膜２４ａの側面より庇状に張り出している。こ
のため、冷陰極２３の先端面（陰極面）とシリコン酸化
膜２３ａの側面との間には陰極背後空間（連通空間部）
Ａが設けられ、また陽極２４の先端面（陽極面）とシリ
コン酸化膜２４ａの側面との間には陽極背後空間（連通
空間部）Ｂが設けられている。
に係る加速度センサを示す縦断面図である。この加速度
センサは、マイクロマシーニング技術により形成された
微小真空管（金丸、伊藤；Semiconductor World,1992年
３月，Technical Report p62 参照）をセラミックパケ
ージ２０内に収納したものである。微小真空管２１は、
シリコン基板２２の一端部上にシリコン酸化膜２３ａを
介して形成されたタングステン製の冷陰極２３と、シリ
コン基板２２の他端部上にシリコン酸化膜２４ａを介し
て形成され、内部空間２５の電極対向空間Ｃを介して冷
陰極２３に対峙したタングステン製の陽極２４と、内部
空間２５内に希薄なＡｒガスＭを封止する封止材２６と
から成る。なお、２７はボンディングワイアである。微
小真空管２１は厚さ600μm 、幅１mm、長さ１mmと非常
に小さく、冷陰極２３はタングステン薄膜（厚さ0.2 μ
m ）からなり、図３（ｂ）に示すように、その先端は櫛
歯状に形成されている。また陽極もタングステン薄膜
（厚さ0.2 μm ）からなり、その先端は均一面となって
いる。冷陰極２３の先端はシリコン酸化膜２３ａの側面
より庇状に張り出しており、また陽極２４の先端もシリ
コン酸化膜２４ａの側面より庇状に張り出している。こ
のため、冷陰極２３の先端面（陰極面）とシリコン酸化
膜２３ａの側面との間には陰極背後空間（連通空間部）
Ａが設けられ、また陽極２４の先端面（陽極面）とシリ
コン酸化膜２４ａの側面との間には陽極背後空間（連通
空間部）Ｂが設けられている。
【００１５】この微小真空管２１の電極間に１００Ｖを
印加した状態で加速度をＸ方向（又は−Ｘ方向）に加
え、その加速度の大きさによる陽極電流の変化を図４に
示す。
印加した状態で加速度をＸ方向（又は−Ｘ方向）に加
え、その加速度の大きさによる陽極電流の変化を図４に
示す。
【００１６】この微小真空管２１も図１の小型真空管と
同様、加速度を高めるにつれて内部ガスＭの密度分布に
偏りが生じ、電極対向空間Ｃの密度が低くなるため、陽
極電流は単調増加する。このように、マイクロマシーニ
ング技術により形成された微小真空管においては、半導
体ゲージ等を用いず、温度変化の影響を受け難い電界放
出機構と、加速度による内部ガスＭの密度変化に伴う電
子流の絞り込みとにより加速度測定を行なうものである
から、耐温度性に優れたセンサを実現できると共に、微
小化や低コスト化も可能となる。
同様、加速度を高めるにつれて内部ガスＭの密度分布に
偏りが生じ、電極対向空間Ｃの密度が低くなるため、陽
極電流は単調増加する。このように、マイクロマシーニ
ング技術により形成された微小真空管においては、半導
体ゲージ等を用いず、温度変化の影響を受け難い電界放
出機構と、加速度による内部ガスＭの密度変化に伴う電
子流の絞り込みとにより加速度測定を行なうものである
から、耐温度性に優れたセンサを実現できると共に、微
小化や低コスト化も可能となる。
【００１７】〔第３実施例〕図３（ａ）は本発明の第３
実施例に係る加速度センサを示す縦断面図であり、図３
（ｂ）は同加速度センサの平面図である。この加速度セ
ンサに用いられる微小真空管３０もマイクロマシーニン
グ技術により形成される。微小真空管３０は、シリコン
基板３１の上にシリコン酸化３２ａを介して形成された
平面円形状の冷陰極３２と、シリコン基板３１の上にシ
リコン酸化３３ａを介して形成され、冷陰極３２の周面
に対峙してこれを同心円状に取り囲む円環状配置の陽極
群３４と、内部空間３５内に希薄なＡｒガスＭを封止す
る封止材３６とから成る。本例の円環状配置の陽極群３
４は１６個の陽極部３４−１〜３４−１６からなり（デ
ィスクエッジ型フィールドエミッタ構造）、陰極−陽極
間距離は50μm 程度としてある。このような複数の独立
した陽極部３４−１〜３４−１６を有する微小真空管３
０においては、加速度の大きさと２次元上の向きを検出
することができる。即ち、Ｘ方向に加速度（１０Ｇ）が
加わった場合、内部ガスＭには−Ｘ方向の慣性力が働く
ので、図５（ｂ）に示す内部空間２５の右側の密度は低
くなり、左側の密度が高くなるため、図６の実線で示す
陽極電流分布を示す。Ｘ方向に加速度が加わると、陽極
３４−５の電流値は極大（ＭＡＸ）で、陽極３４−１３
の電流値は極小（ＭＩＮ）である。加速度を更に高める
と、極大値と極小値の差（振幅値）が拡大する。またＹ
方向に加速度が加わった場合、内部ガスＭには−Ｙ方向
の慣性力が働くので、図５（ｂ）に示す内部空間２５の
上側の密度は低くなり、下側の密度が高くなるため、図
６の破線で示す陽極電流分布を示す。Ｙ方向に加速度
（１０Ｇ）が加わると、陽極３４−１の電流値は極大
（ＭＡＸ）で、陽極３４−９の電流値は極小（ＭＩＮ）
である。また加速度を更に高めると、極大値と極小値の
差（振幅値）が拡大する。このように、陽極電流分布の
うち極大値を示す陽極方向に加速度の向きがあることが
検出される。従って、本例の微小真空間では２次元的な
加速度度の向きを検出することができる。またその加速
度の大きさは振幅値に対応している。
実施例に係る加速度センサを示す縦断面図であり、図３
（ｂ）は同加速度センサの平面図である。この加速度セ
ンサに用いられる微小真空管３０もマイクロマシーニン
グ技術により形成される。微小真空管３０は、シリコン
基板３１の上にシリコン酸化３２ａを介して形成された
平面円形状の冷陰極３２と、シリコン基板３１の上にシ
リコン酸化３３ａを介して形成され、冷陰極３２の周面
に対峙してこれを同心円状に取り囲む円環状配置の陽極
群３４と、内部空間３５内に希薄なＡｒガスＭを封止す
る封止材３６とから成る。本例の円環状配置の陽極群３
４は１６個の陽極部３４−１〜３４−１６からなり（デ
ィスクエッジ型フィールドエミッタ構造）、陰極−陽極
間距離は50μm 程度としてある。このような複数の独立
した陽極部３４−１〜３４−１６を有する微小真空管３
０においては、加速度の大きさと２次元上の向きを検出
することができる。即ち、Ｘ方向に加速度（１０Ｇ）が
加わった場合、内部ガスＭには−Ｘ方向の慣性力が働く
ので、図５（ｂ）に示す内部空間２５の右側の密度は低
くなり、左側の密度が高くなるため、図６の実線で示す
陽極電流分布を示す。Ｘ方向に加速度が加わると、陽極
３４−５の電流値は極大（ＭＡＸ）で、陽極３４−１３
の電流値は極小（ＭＩＮ）である。加速度を更に高める
と、極大値と極小値の差（振幅値）が拡大する。またＹ
方向に加速度が加わった場合、内部ガスＭには−Ｙ方向
の慣性力が働くので、図５（ｂ）に示す内部空間２５の
上側の密度は低くなり、下側の密度が高くなるため、図
６の破線で示す陽極電流分布を示す。Ｙ方向に加速度
（１０Ｇ）が加わると、陽極３４−１の電流値は極大
（ＭＡＸ）で、陽極３４−９の電流値は極小（ＭＩＮ）
である。また加速度を更に高めると、極大値と極小値の
差（振幅値）が拡大する。このように、陽極電流分布の
うち極大値を示す陽極方向に加速度の向きがあることが
検出される。従って、本例の微小真空間では２次元的な
加速度度の向きを検出することができる。またその加速
度の大きさは振幅値に対応している。
【００１８】なお、本例の微小真空管３０を２つ用い
て、それらを直交配置した加速度センサによれば、３次
元加速度の大きさと向きを検出することができる。
て、それらを直交配置した加速度センサによれば、３次
元加速度の大きさと向きを検出することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電界放
出現象と、慣性力による気体密度変化に伴う放出電子流
の絞り込みとを同時に利用する点に特徴を有する。従っ
て、次の効果を奏する。
出現象と、慣性力による気体密度変化に伴う放出電子流
の絞り込みとを同時に利用する点に特徴を有する。従っ
て、次の効果を奏する。
【００２０】 陰極は熱陰極ではなく冷陰極でため、
温度依存性の殆ど無い電子放出特性を得ることができ
る。また対向電極空間の密度変化は純力学的（統計力
学）な慣性力によるものであり、温度因子の直接的な影
響がない。従って、耐温度特性に優れた加速度センサを
実現できる。
温度依存性の殆ど無い電子放出特性を得ることができ
る。また対向電極空間の密度変化は純力学的（統計力
学）な慣性力によるものであり、温度因子の直接的な影
響がない。従って、耐温度特性に優れた加速度センサを
実現できる。
【００２１】 また、真空管をマイクロマシーニング
技術を用いた微小真空管とした場合には、微小化は勿論
のこと、量産性や低コスト化を図ることができる。更
に、一基板上に複数の陽極部を同時に形成できるので、
シリコン基板等を用いて微小真空管とすることが有意義
である。
技術を用いた微小真空管とした場合には、微小化は勿論
のこと、量産性や低コスト化を図ることができる。更
に、一基板上に複数の陽極部を同時に形成できるので、
シリコン基板等を用いて微小真空管とすることが有意義
である。
【００２２】 複数の陽極部を形成した微小真空管に
あっては、加速度の大きさのみならず、２次元又は次元
中の加速度の向きを検出でき、立体加速度センサとして
好適である。
あっては、加速度の大きさのみならず、２次元又は次元
中の加速度の向きを検出でき、立体加速度センサとして
好適である。
【図１】本発明の第１実施例に係る加速度センサを示す
正面図である。
正面図である。
【図２】同実施例における加速度変化に対する陽極電流
の値を示す特性図である。
の値を示す特性図である。
【図３】（ａ）は本発明の第３実施例に係る加速度セン
サを示す縦断面図であり、（ｂ）は同加速度センサの平
面図である。
サを示す縦断面図であり、（ｂ）は同加速度センサの平
面図である。
【図４】同実施例における加速度変化に対する陽極電流
の値を示す特性図である。
の値を示す特性図である。
【図５】（ａ）は本発明の第３実施例に係る加速度セン
サを示す縦断面図であり、図３（ｂ）は同加速度センサ
の平面図である。
サを示す縦断面図であり、図３（ｂ）は同加速度センサ
の平面図である。
【図６】同実施例における加速度の向き対する陽極電流
の分布を示す特性図である。
の分布を示す特性図である。
【図７】マイクロマシーニング技術により形成された従
来の半導体加速度センサを示す構造断面図である。
来の半導体加速度センサを示す構造断面図である。
１０…封止管 １０ａ…一端 １０ｂ…他端 １１，２３，３２…冷陰極 １２，２４…陽極 Ａ…陰極背後空間（連通空間） Ｂ…陽極背後空間（連通空間） Ｃ…電極対向空間 Ｍ…不活性気体 ２０…セラミックパッケージ ２１，３０…微小真空管 ２２…シリコン基板 ２３ａ，２４ａ，３２ａ，３３ａ…シリコン酸化膜 ２５…内部空間 ２６，３６…封止材 ３４…陽極群 ３４−１〜３４−１６…陽極部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−186114（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−235733（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34652（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−63780（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11517（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−197562（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01P 15/02 G01P 15/08 G01P 15/12 H01J 17/40
Claims (4)
- 【請求項１】 冷陰極と陽極とを備え、希薄な気体を封
入して成る真空管において、加速度の印加により前記冷
陰極と前記陽極の間の対向電極空間中の気体密度を増減
可能の連通空間部を有していることを特徴とする加速度
センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の加速度センサにおい
て、前記連通空間部は前記冷陰極の背後空間及び／又は
前記陽極の背後空間であることを特徴とする加速度セン
サ。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の加速度セ
ンサにおいて、前記真空管はシリコンを微細加工して形
成された微小真空管であることを特徴とする加速度セン
サ。 - 【請求項４】 請求項３に記載の加速度センサにおい
て、前記冷陰極は円形状陰極であり、前記陽極は前記陰
極を同心状に取り囲む円環状配置の独立した複数の陽極
部であることを特徴とする加速度センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05300718A JP3125546B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 加速度センサ |
| US08/346,864 US5509309A (en) | 1993-12-01 | 1994-11-30 | Acceleration measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05300718A JP3125546B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151781A JPH07151781A (ja) | 1995-06-16 |
| JP3125546B2 true JP3125546B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=17888271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05300718A Expired - Fee Related JP3125546B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 加速度センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5509309A (ja) |
| JP (1) | JP3125546B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101928170B1 (ko) * | 2017-03-20 | 2018-12-11 | 현대제철 주식회사 | 연속식 언로딩 장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| US6791931B2 (en) * | 2001-03-16 | 2004-09-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Accelerometer using field emitter technology |
| CN113687104B (zh) * | 2020-05-18 | 2024-05-10 | 航天科工惯性技术有限公司 | 一种适用于极低温环境的力矩器稳定化处理方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3110185A (en) * | 1960-10-10 | 1963-11-12 | Gen Electric | Split anode plasma accelerometer |
| GB1039185A (en) * | 1964-01-31 | 1966-08-17 | Mullard Ltd | Improvements in and relating to linear accelerometers |
| US3910123A (en) * | 1973-10-23 | 1975-10-07 | Singer Co | Apparatus for the measurement of angular velocity |
| US3910122A (en) * | 1973-10-31 | 1975-10-07 | Singer Co | Angular velocity measuring apparatus using ionized gas in an endless loop |
| US4783690A (en) * | 1983-09-06 | 1988-11-08 | General Electric Company | Power semiconductor device with main current section and emulation current section |
| JPS61212713A (ja) * | 1985-03-18 | 1986-09-20 | Diesel Kiki Co Ltd | センサ |
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| JPH02266712A (ja) * | 1989-04-07 | 1990-10-31 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2876694B2 (ja) * | 1990-03-20 | 1999-03-31 | 富士電機株式会社 | 電流検出端子を備えたｍｏｓ型半導体装置 |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP05300718A patent/JP3125546B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-11-30 US US08/346,864 patent/US5509309A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101928170B1 (ko) * | 2017-03-20 | 2018-12-11 | 현대제철 주식회사 | 연속식 언로딩 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07151781A (ja) | 1995-06-16 |
| US5509309A (en) | 1996-04-23 |
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