JP3158825B2 - Acceleration sensor - Google Patents

Acceleration sensor

Info

Publication number
JP3158825B2
JP3158825B2 JP32068293A JP32068293A JP3158825B2 JP 3158825 B2 JP3158825 B2 JP 3158825B2 JP 32068293 A JP32068293 A JP 32068293A JP 32068293 A JP32068293 A JP 32068293A JP 3158825 B2 JP3158825 B2 JP 3158825B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acceleration
cold cathode
acceleration sensor
vacuum tube
electrode
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 - Fee Related
Application number
JP32068293A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07174780A (en
Inventor
一夫 松崎
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP32068293A priority Critical patent/JP3158825B2/en
Publication of JPH07174780A publication Critical patent/JPH07174780A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3158825B2 publication Critical patent/JP3158825B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)

Description

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

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration sensor utilizing the electron emission phenomenon of a cold cathode.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4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。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a structural sectional view showing a semiconductor acceleration sensor formed by a micromachining technique. This semiconductor acceleration sensor has a semiconductor chip 2 fixed in a ceramic package 1, which is immersed in silicon oil 1a. Semiconductor chip 2
Is a base 3 and a sensor chip 4 connected to one end thereof.
And a stopper 5 connected to the other end of the base 3. A weight film 4b such as a gold film is attached on the tip thick portion 4a of the sensor chip 4, and a plurality of independent semiconductor gauge layers (Wheatstone bridge circuits) are formed on the main surface of the sensor chip 4. Have been. Reference numeral 6 denotes a bonding wire. In such a semiconductor acceleration sensor,
When acceleration is applied, the tip thick portion 4a moves due to inertial force, so that the semiconductor gauge layer on the main surface of the sensor chip 4 is distorted, and a detection voltage corresponding to the amount of distortion (change in resistance) is output. Thereby, the magnitude of the acceleration and the direction of the acceleration (acceleration vector) can be measured.

【0003】[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の変化が大きいので、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。
However, the above-described semiconductor acceleration sensor has the following problems. That is, in general, a semiconductor acceleration sensor has a high temperature (150 °).
C or more), and the temperature characteristics of the semiconductor greatly change even in a temperature range below the temperature range. Therefore, it is necessary to provide a temperature compensation circuit and the like. There was a problem that it was inferior in environmental resistance, especially in temperature resistance.

【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。
[0004] In view of the above problems, a first object of the present invention is to provide an acceleration sensor having excellent temperature resistance, and a second object is to provide an acceleration sensor having good miniaturization and good mass productivity. To provide.

【0005】[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、制御電極の電界によって冷陰極からの
電子の放出を制御可能な電界効果型電子放出部と、上記
放出された電子を真空空間経路を介して捕獲する集電極
とを有する真空管であって、上記電界効果型電子放出部
は加速度の印加により上記冷陰極の電子放出部位と上記
制御電極との距離が単調的に変化可能の電極間距離可変
機構であり、冷陰極は片持ち梁構造であることを特徴と
する。
In order to solve the above-mentioned problems, it is necessary to find a material having a high temperature resistance and a small temperature change, or to use an acceleration detecting method which does not use the physical properties of a solid. In the present invention, the latter method is adopted.
That is, the present invention provides a vacuum tube having a field-effect type electron emitting portion capable of controlling emission of electrons from a cold cathode by an electric field of a control electrode, and a collector electrode for capturing the emitted electrons via a vacuum space path. The field effect type electron emitting portion is an inter-electrode distance variable mechanism in which a distance between an electron emitting portion of the cold cathode and the control electrode can be monotonously changed by applying an acceleration , and the cold cathode is cantilevered. It is characterized by a beam structure .

【0006】この真空管自体シリコンを微細加工して
形成された微小真空管とすることができる。
The vacuum tube itself can be a micro vacuum tube formed by finely processing silicon.

【0007】[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あるため、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。冷
陰極と制御電極との距離は加速度によって変化するた
め、冷陰極−制御電極間電圧が一定な場合、加速度の大
きさや向きによって冷陰極界面(電子放出部位)の電界
強度が変化することにより電界効果により引き出される
電子流の値(陽極電流)が変わる。従って、この陽極電
流を測定することにより加速度ベクトルを検出可能とな
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(加速度)による冷陰極−陽極間距離の
変化に伴う陽極電流の変化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。
In the acceleration sensor using such a vacuum tube, since the cathode is not a hot cathode but a cold cathode, electron emission characteristics having almost no temperature dependency can be obtained. Since the distance between the cold cathode and the control electrode changes depending on the acceleration, if the voltage between the cold cathode and the control electrode is constant, the electric field intensity at the cold cathode interface (electron emission site) changes depending on the magnitude and direction of the acceleration. The value of the electron flow (anode current) extracted by the effect changes. Therefore, the acceleration vector can be detected by measuring the anode current. As described above, the acceleration detection principle of the present invention is based on the field emission phenomenon (electron emission due to the Schottky effect (tunnel effect)) and the change in the anode current due to the change in the cold cathode-anode distance due to the inertial force (acceleration). Are organically combined, so that an acceleration sensor having excellent temperature resistance characteristics can be realized.

【0008】特に、電極間距離可変機構として冷陰極
片持ち梁構造であるため、撓み量が梁の長さの4乗で
効いてくるので、加速度検出レンジ及び感度の設定の自
由度が大きい。
[0008] In particular, a cold cathode is used as the inter-electrode distance variable mechanism.
Because There is a cantilever structure, since the amount of deflection come into play in the fourth power of the length of the beam, is greater freedom of acceleration detection range and sensitivity settings.

【0009】更に、真空管自体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。
Further, when the vacuum tube itself is a micro vacuum tube using micromachining technology, not only miniaturization but also mass productivity and cost reduction can be achieved.

【0010】[0010]

【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。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0011】〔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3極真空管である。即ち、本例の小型3極真
空管は、制御電極(ゲート電極)10の電界によって冷
陰極(カソード)11からの電子の放出を制御可能な電
界効果型電子放出部と、上記放出された電子を真空空間
経路13を介して捕獲する集電極(陽極,アノード)1
2とを有する。電界効果型電子放出部は加速度の印加に
より冷陰極11の電子放出部位11aと上記制御電極1
0との距離が単調的に変化可能の電極間距離可変機構で
ある。本例の制御電極10は固定電極であり、冷陰極1
1は制御電極10の真上まで張り出た片持ち梁構造であ
る。
FIG. 1 is a front view showing an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention. This acceleration sensor is a small triode vacuum tube. That is, the small triode vacuum tube of the present embodiment has a field effect type electron emitting portion capable of controlling the emission of electrons from the cold cathode (cathode) 11 by the electric field of the control electrode (gate electrode) 10, Collector electrode (anode, anode) 1 captured via vacuum space path 13
And 2. The field-effect-type electron-emitting portion is configured such that the electron-emitting portion 11a of the cold cathode 11 and the control electrode 1
This is an inter-electrode distance variable mechanism in which the distance to 0 can be changed monotonically. The control electrode 10 of this example is a fixed electrode, and the cold cathode 1
Reference numeral 1 denotes a cantilever structure that protrudes right above the control electrode 10.

【0012】制御電極10の電界によって冷陰極11の
電子放出部位11aの電界とそ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)により電子が冷陰極11から引き出され、その
放出電子は集電極12に捕捉され、陽極電流が流れる
が、加速度が加わると、冷陰極11の先端側はその慣性
力により撓み、冷陰極11の電子放出部位11aと制御
電極10との距離が変化することによって冷陰極11の
電子放出部位11aに加わる電界も変化するため、陽極
電流値も増減する。従って、その変化量から加速度の大
きさ及び向き(加速度ベクトル)を計測することができ
る。
Since the combined electric field width of the electric field of the electron emission portion 11a of the cold cathode 11 and its work function is narrowed by the electric field of the control electrode 10, electrons are extracted from the cold cathode 11 by the Schottky effect (tunnel effect). The emitted electrons are captured by the collector electrode 12 and an anode current flows. However, when acceleration is applied, the tip side of the cold cathode 11 bends due to its inertial force, and the distance between the electron emission site 11a of the cold cathode 11 and the control electrode 10 is increased. Changes, the electric field applied to the electron emission portion 11a of the cold cathode 11 also changes, so that the anode current value also increases and decreases. Therefore, the magnitude and direction (acceleration vector) of the acceleration can be measured from the change amount.

【0013】ここで、図1の矢印方向に加速度Gが加わ
ると、冷陰極11はその慣性力により下側に撓む。冷陰
極11の梁の長さをL,曲げ剛性をEIz ,冷陰極の厚
さをt,ヤング率をE,梁の断面係数をIz ,ポアソン
比をνとすると、冷陰極11の撓み量yA (加速度が上
向きのときはyA >0,加速度が下向きのときはyA
0)は次式で与えられる。
Here, when acceleration G is applied in the direction of the arrow in FIG. 1, the cold cathode 11 bends downward due to its inertial force. If the length of the beam of the cold cathode 11 is L, the bending rigidity is EI z , the thickness of the cold cathode is t, the Young's modulus is E, the section modulus of the beam is I z , and the Poisson's ratio is ν, the deflection of the cold cathode 11 is given. The quantity y A (y A > 0 when the acceleration is upward, y A <
0) is given by the following equation.

【0014】 yA =GL4 /(8EIz )=3G(1−ν2 )L4 /(2Et3 ) …(1) ここで、加速度G=0のときの冷陰極11の電子放出部
位11aと制御電極10の距離をy0 とする。加速度G
が働らくと、冷陰極11の電子放出部位11aと制御電
極10の距離は(y0 −yA )となる。
Y A = GL 4 / (8EI z ) = 3G (1−ν 2 ) L 4 / (2Et 3 ) (1) Here, the electron emission portion 11 a of the cold cathode 11 when the acceleration G = 0. the distance of the control electrode 10 and a y 0. Acceleration G
There the work pleasure, the distance between the electron-emitting portion 11a and the control electrode 10 of the cold cathode 11 becomes (y 0 -y A).

【0015】一方、冷陰極11の電子放出部位11aか
らのエミッション電流(陽極電流)はIE はFowler-Nor
dheim の理論から次式で与えられる。
On the other hand, the emission current (anode current) from the electron emission portion 11a of the cold cathode 11 is IE, which is Fowler-Nor
It is given by the following formula from dheim's theory.

【0016】 IE =(sAF2 /φ)exp〔−Bφ3/2 /F〕 …(2) A=1.54×10-8,B=6.83×107 …(3) ここで、Sはエミッション面積(cm2 )、φは冷陰極材
料(エミッタ電極材料)の仕事関数(eV)であり、界面
での電界強度Fは冷陰極11と制御電極10との間の電
圧VG と次の関係にある。
IE = (sAF 2 / φ) exp [−Bφ 3/2 / F] (2) A = 1.54 × 10 −8 , B = 6.83 × 10 7 (3) where S is emission area (cm 2), phi is a cold cathode material work function (emitter electrode material) (eV), the electric field strength F at the interface voltage V G and the following relationship between the control electrode 10 and the cold cathode 11 It is in.

【0017】 F=βVG …(4) ここで、βは電子放出部11aの先端形状及び冷陰極−
制御電極間距離に依存した幾何学的量係数である。例え
ば、電子放出部11aが曲率半径rの半球状であり、制
御電極10がその先端から距離dだけ離れた平板である
ときには(参考文献:テレビジョン学会 Vol.45 No.5
612(1991))、 β=2/〔r・ln(2d/r)〕=k/ln(kd) …(5) 但し、k=2/r 従って、制御電極10の電圧が一定下で加速度Gが働く
と、エミッション電流は次のような電流変化を示すこと
になる。
F = βV G (4) where β is the tip shape of the electron emitting portion 11a and the cold cathode
It is a geometric quantity coefficient depending on the distance between control electrodes. For example, when the electron emitting portion 11a is a hemisphere having a radius of curvature r and the control electrode 10 is a flat plate separated from the tip by a distance d (Reference: The Institute of Television Engineers of Japan Vol.45 No.5).
612 (1991)), β = 2 / [r · ln (2d / r)] = k / ln (kd) (5) where k = 2 / r Therefore, the acceleration is obtained when the voltage of the control electrode 10 is constant. When G works, the emission current will show the following current changes.

【0018】 IE =(sAVG 2 /φ)〔k/ln(kd)〕2 ×exp〔−Bφ3/2 ln(kd)/kVG 〕 〜K〔ln(y0 −yA )〕-2・(y0 −yA -1 …(6) 但し、Kは距離dの依存部分を除いた定数である。[0018] I E = (sAV G 2 / φ) [k / ln (kd)] 2 × exp [-Bφ 3/2 ln (kd) / kV G ] ~K [ln (y 0 -y A)] −2 · (y 0 −y A ) −1 (6) where K is a constant excluding the dependent part of the distance d.

【0019】(6) 式から明らかなように、エミッション
電流IE の変化は撓み量yA の変化に対して敏感である
ことが判る。そして撓み量yA は式(1) から電極の材料
(E,ν)と形状(L,t)の関数となっており、加速
度Gに線形的に増減する。特に、撓み量yA は、梁の長
さLの4乗で効いてくるため、加速度Gの検出範囲(レ
ンジ)及び感度についてはLを任意に選択することによ
って、広範囲に亘るセンシングが可能である。
[0019] (6) As is apparent from the equation, the change in emission current I E is seen to be sensitive to changes in deflection amount y A. The bending amount y A is a function of the electrode material (E, ν) and the shape (L, t) from the equation (1), and increases or decreases linearly with the acceleration G. In particular, since the amount of deflection y A is effective in the fourth power of the length L of the beam, the sensing range (range) and sensitivity of the acceleration G can be selected arbitrarily to enable sensing over a wide range. is there.

【0020】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。
According to the acceleration sensor using such a small vacuum tube, the electron emission mechanism is hardly affected by a temperature change, and a constant anode current value can be obtained even when the temperature changes.

【0021】〔第2実施例〕図2(a)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り、図2
(b)は同加速度センサの平面図である。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)21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の上に形成されたニオブ製の制御
電極28と、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、内部真空空間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
集電極24と、内部真空空間25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。
[Second Embodiment] FIG. 2A shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the acceleration sensor according to the embodiment, and FIG.
(B) is a plan view of the acceleration sensor. This acceleration sensor is a micro vacuum tube formed by micromachining technology (Kanemaru, Ito; Semiconductor World, March 1992)
21) (see Technical Report p62). Micro vacuum tube 21
A niobium control electrode 28 formed on the silicon substrate 22, a tungsten cold cathode 23 formed on one end of the silicon substrate 22 via the silicon oxide film 23 a, A tungsten collector electrode 24 formed on the end via the silicon oxide film 24a and facing the cold cathode 23 via the electrode facing space C of the internal vacuum space 25, and sealing for sealing the internal vacuum space 25 Material 26
Consisting of Reference numeral 27 denotes a bonding wire.

【0022】微小真空管21は厚さ600 μm 、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 μm )からなり、図2(b)に示すよう
に、その先端は櫛歯状に形成されている。櫛歯の数は20
0 本で、上記式(1) の梁の長さLに相当する値は5μm
である。本例では撓み量yA が1G当たり0.023 μmに
なるように設計してある。また集電極24はタングステ
ン薄膜(厚さ0.2 μm )の長方形であり、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、また集電極2
4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。
The micro vacuum tube 21 has a thickness of 600 μm, a width of 1 mm,
The length of the cold cathode 23 is as small as 1 mm, and the cold cathode 23 is made of a tungsten thin film (0.2 μm in thickness), and its tip is formed in a comb-like shape as shown in FIG. 20 comb teeth
0, the value corresponding to the beam length L in the above equation (1) is 5 μm
It is. In this example, the design is such that the amount of deflection y A is 0.023 μm per G. The collector electrode 24 is a rectangle of a tungsten thin film (0.2 μm thick), and the tip is a uniform surface. The tip of the cold cathode 23 projects from the side surface of the silicon oxide film 23a in an eaves-like manner.
4 also protrudes like an eaves from the side surface of the silicon oxide film 24a.

【0023】この微小真空管21の冷陰極−制御電極間
に100Vを印加すると共に、陽極電圧を+300Vと
した状態で図示矢印方向に加速度を加え、陽極電流の変
化を図3に示す。図3には、微小真空管21をある加速
度(最大加速度)まで除々に加速し、その後除々に減速
して停止させたときの陽極電流の変化特性を示してあ
る。は最大加速度10G、は最大加速度20G、
は最大加速度30Gである。図3に示すように、加速度
を除々に増すと、陽極電流(実線)は上に凸で単調増加
する。これは加速度が非常に大きくなると、撓み量の変
化率がさほど大きくならないので、上に凸の単調増加曲
線となるためである。また、最大加速度から除々に減速
すると、図示破線に示すように陽極電流は単調減少す
る。
FIG. 3 shows a change in anode current by applying an acceleration in the direction of the arrow shown in the drawing while applying 100 V between the cold cathode and the control electrode of the micro vacuum tube 21 and setting the anode voltage to +300 V. FIG. 3 shows a change characteristic of the anode current when the micro vacuum tube 21 is gradually accelerated to a certain acceleration (maximum acceleration), and then gradually decelerated and stopped. Is the maximum acceleration 10G, is the maximum acceleration 20G,
Is the maximum acceleration of 30G. As shown in FIG. 3, when the acceleration is gradually increased, the anode current (solid line) increases upward and monotonically increases. This is because, when the acceleration becomes extremely large, the rate of change of the amount of deflection does not increase so much, so that the curve becomes an upwardly convex monotonically increasing curve. When the current gradually decreases from the maximum acceleration, the anode current monotonously decreases as shown by the broken line in the figure.

【0024】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子の電界放出機
構と、加速度により冷陰極の片持ち梁構造の撓み量の変
化に伴う電界強度の変化により陽極電流の変化を測定す
ることで、加速度の大きさ及び向きを検出可能である。
電子放出機構が温度変化の影響を受け難いので耐温度性
に優れたセンサを実現できると共に、マイクロマシーニ
ング技術により製造可能であるので加速度センサの微小
化や低コスト化を図ることができる。更に、同一基板上
に複数の電子放出部や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。
As described above, the micro vacuum tube formed by the micromachining technique does not use a semiconductor gauge or the like, and has a field emission mechanism of an electron which is hardly affected by a temperature change, and a cantilever structure of a cold cathode by acceleration. The magnitude and direction of the acceleration can be detected by measuring the change in the anode current based on the change in the electric field intensity due to the change in the amount of deflection of the acceleration.
Since the electron emission mechanism is hardly affected by a change in temperature, a sensor having excellent temperature resistance can be realized. In addition, since the electron emission mechanism can be manufactured by the micromachining technology, miniaturization and cost reduction of the acceleration sensor can be achieved. Furthermore, since a plurality of electron-emitting portions and anode portions can be simultaneously formed on the same substrate,
It is significant to use a silicon substrate or the like to form a micro vacuum tube.

【0025】なお、本例の微小真空管21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。ま
た、冷陰極は共通で、複数の陽極(集電極)を独立に2
次元又は3次元的に配列した構造としても良いし、また
同一基板上に複数の冷陰極及び制御電極を形成しても良
い。
In addition, according to the acceleration sensor in which two micro vacuum tubes 21 of this embodiment are used and they are orthogonally arranged, the magnitude and direction of the three-dimensional acceleration can be detected. The cold cathode is common, and a plurality of anodes (collector electrodes) are independently
The structure may be arranged in a three-dimensional or three-dimensional manner, or a plurality of cold cathodes and control electrodes may be formed on the same substrate.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、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(加速度)による冷陰極−陽極間距離
の変化に伴う陽極電流の変化とを有機的に結合したもの
であるから、次の効果を奏する。
As described above, the present invention relates to the field emission phenomenon (electron emission due to the Schottky effect (tunnel effect)) and the anodic current caused by the change in the distance between the cold cathode and the anode due to the inertial force (acceleration). The following effects can be obtained since the change is organically combined.

【0027】 陰極は熱陰極ではなく冷陰極であるた
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。従って、耐温度特性に優れた加速度センサを実現
できる。
Since the cathode is not a hot cathode but a cold cathode, electron emission characteristics having almost no temperature dependence can be obtained. Therefore, an acceleration sensor having excellent temperature resistance characteristics can be realized.

【0028】 電極間距離可変機構として冷陰極
片持ち梁構造であるため、撓み量が梁の長さの4乗で効
いてくるので、加速度検出レンジ及び感度の設定の自由
度が大きい。
As the inter-electrode distance variable mechanism, since the cold cathode has a cantilever structure , the amount of deflection is effective by the fourth power of the length of the beam, so that the acceleration detection range and sensitivity can be freely set. Great degree.

【0029】 また、微小真空管自体をマイクロマシ
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。
When the micro-vacuum tube itself is a micro-vacuum tube using the micromachining technology, not only miniaturization but also mass productivity and cost reduction can be achieved.

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

【図1】本発明の第1実施例に係る加速度センサを示す
縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)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り、(b)は同加速度センサの平
面図である。
FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing an acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a plan view of the acceleration sensor.

【図3】第2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。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a value of an anode current with respect to a change in acceleration in a second embodiment.

【図4】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。
FIG. 4 is a structural sectional view showing a conventional semiconductor acceleration sensor formed by a micromachining technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,28…制御電極 11,23…冷陰極(カソード) 11a…電子放出部位 12,24…集電極(陽極,アノード) 13…真空空間経路 20…セラミックパッケージ 21…微小真空管 22…シリコン基板 23a…シリコン酸化膜 25…内部真空空間 26…封止材 27…ボンディングワイア C…電極対向空間。 10, 28 control electrode 11, 23 cold cathode (cathode) 11a electron emission site 12, 24 collector electrode (anode, anode) 13 vacuum space path 20 ceramic package 21 micro vacuum tube 22 silicon substrate 23a Silicon oxide film 25 Internal vacuum space 26 Sealing material 27 Bonding wire C Electrode facing space.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−34652(JP,A) 特開 平6−288843(JP,A) 特開 平7−63780(JP,A) 特開 平6−235733(JP,A) 特開 平6−11517(JP,A) 特開 昭63−186114(JP,A) 欧州特許出願公開619494(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 15/02 G01P 15/08 G01P 15/12 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-6-34652 (JP, A) JP-A-6-288843 (JP, A) JP-A-7-63780 (JP, A) JP-A-6-63780 235733 (JP, A) JP-A-6-11517 (JP, A) JP-A-63-186114 (JP, A) EP 619494 (EP, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01P 15/02 G01P 15/08 G01P 15/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 制御電極の電界によって冷陰極からの電
子の放出を制御可能な電界効果型電子放出部と、前記放
出された電子を真空空間経路を介して捕獲する集電極と
を有する真空管であって、前記電界効果型電子放出部は
加速度の印加により前記冷陰極の電子放出部位と前記制
御電極との距離が単調的に変化可能の電極間距離可変機
であり、前記冷陰極は片持ち梁構造であることを特徴
とする加速度センサ。
1. A vacuum tube having a field effect type electron emitting portion capable of controlling emission of electrons from a cold cathode by an electric field of a control electrode, and a collector electrode for capturing the emitted electrons via a vacuum space path. The field-effect-type electron-emitting portion is an inter-electrode distance variable mechanism in which the distance between the electron-emitting portion of the cold cathode and the control electrode can be monotonously changed by applying acceleration , and the cold cathode is cantilevered. An acceleration sensor having a beam structure .
【請求項2】 請求項1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。
2. The acceleration sensor according to claim 1, wherein said vacuum tube is a micro vacuum tube formed by finely processing silicon.
JP32068293A 1993-12-21 1993-12-21 Acceleration sensor Expired - Fee Related JP3158825B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32068293A JP3158825B2 (en) 1993-12-21 1993-12-21 Acceleration sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32068293A JP3158825B2 (en) 1993-12-21 1993-12-21 Acceleration sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07174780A JPH07174780A (en) 1995-07-14
JP3158825B2 true JP3158825B2 (en) 2001-04-23

Family

ID=18124160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32068293A Expired - Fee Related JP3158825B2 (en) 1993-12-21 1993-12-21 Acceleration sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3158825B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8427249B1 (en) * 2011-10-19 2013-04-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Resonator with reduced acceleration sensitivity and phase noise using time domain switch

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07174780A (en) 1995-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0162506B1 (en) Force sensor, temperature sensor and temperature/force sensor device
EP1384612B1 (en) Mechanical deformation amount sensor
JP3235172B2 (en) Field electron emission device
JPS61234064A (en) Semiconductor vibration detector
US6258704B1 (en) Methods for fabricating dimpled contacts for metal-to-semiconductor connections
JP3158825B2 (en) Acceleration sensor
US20050061075A1 (en) Capacitance type semiconductor dynamic quantity sensor
JP3125546B2 (en) Acceleration sensor
JP3324395B2 (en) Electric field type vacuum tube, pressure sensor and acceleration sensor using the same, and methods of manufacturing the same
JPH11201848A (en) Electrostatic capacity type sensor and detection method
JPH07283459A (en) Magnetism sensor
JPH03158731A (en) Semiconductor capacity type pressure transducer
JPH0763780A (en) Acceleration sensor
JP3084741B2 (en) Planar type thermionic emission device
CN1544952A (en) Vacuum microelectronic acceleration transducer
JP6785689B2 (en) Pressure sensor
Bruschi et al. Fabrication of a silicon-vacuum field-emission microdiode with a moving anode
CN1057384C (en) Step array cathode vacuum microelectronic pressure sensor
JP2742206B2 (en) 3D magnetic sensor
JPH06201500A (en) Pressure sensor
CN115979504A (en) Novel on-chip miniature vacuum sensor and manufacturing method thereof
JP3702301B2 (en) Magnetic sensor
JPH11218568A (en) Magnetic sensor
JPH0740045B2 (en) Semiconductor acceleration sensor
JP2615405B2 (en) Magnetic sensor

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees