JP3255704B2 - 焦電形信号伝達素子 - Google Patents
焦電形信号伝達素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電材料を使用して駆
動系と制御系との電気的な絶縁を行うための焦電形信号
伝達素子に関する。
動系と制御系との電気的な絶縁を行うための焦電形信号
伝達素子に関する。
【０００２】近年、焦電材料の焦電現象を利用した赤外
線センサへの応用が進められており、さらに他用途への
応用が望まれている。
線センサへの応用が進められており、さらに他用途への
応用が望まれている。
【０００３】
【従来の技術】従来、焦電現象を利用した赤外線センサ
等に使用される焦電材料には、チタン酸バリウム、チタ
ン酸鉛等の圧電セラミックスや電気石、ＬｉＮｂＯ
3 （リチウムナイオベート）やＬｉＴａＯ3 （リチウム
タンタレート）等の単結晶があり、殆どのものが強誘電
体である。
等に使用される焦電材料には、チタン酸バリウム、チタ
ン酸鉛等の圧電セラミックスや電気石、ＬｉＮｂＯ
3 （リチウムナイオベート）やＬｉＴａＯ3 （リチウム
タンタレート）等の単結晶があり、殆どのものが強誘電
体である。
【０００４】このような焦電材料による焦電現象とは、
ある結晶体の一部を熱すると、その表面に電荷が現れる
現象である。
ある結晶体の一部を熱すると、その表面に電荷が現れる
現象である。
【０００５】ここで、図１８に、焦電現象を説明するた
めの図を示す。図１８（Ａ）に示すように、面に垂直方
向に一様な自発分極をもつ焦電材料１１の表面に表われ
る分極電荷は、通常反対の電荷をもつイオンが付着する
ことによって、図に示したように、完全に打消されてし
まって、中性化されている。
めの図を示す。図１８（Ａ）に示すように、面に垂直方
向に一様な自発分極をもつ焦電材料１１の表面に表われ
る分極電荷は、通常反対の電荷をもつイオンが付着する
ことによって、図に示したように、完全に打消されてし
まって、中性化されている。
【０００６】一方、自発分極の強さは、温度によって変
化するので、例えば何らかの原因で急に素子の温度が少
し上昇すると、自発分極が弱められる。その結果、図１
８（Ｂ）のように、素子の両側に表面電荷が表われる。
すなわち、素子の表と裏との間に電位差が発生すること
になる。
化するので、例えば何らかの原因で急に素子の温度が少
し上昇すると、自発分極が弱められる。その結果、図１
８（Ｂ）のように、素子の両側に表面電荷が表われる。
すなわち、素子の表と裏との間に電位差が発生すること
になる。
【０００７】そこで、このような焦電現象を利用して、
熱源として抵抗体を使用して電圧変換を行うことが考え
られている（特公昭５８−５２３５４号）。この特公昭
５８−５２３５４号は、抵抗体上に焦電体を密着させた
もので、抵抗体に電流を供給して発熱させ、抵抗体に供
給する電流（電圧）を、焦電体より得られる電圧に変換
するものである。
熱源として抵抗体を使用して電圧変換を行うことが考え
られている（特公昭５８−５２３５４号）。この特公昭
５８−５２３５４号は、抵抗体上に焦電体を密着させた
もので、抵抗体に電流を供給して発熱させ、抵抗体に供
給する電流（電圧）を、焦電体より得られる電圧に変換
するものである。
【０００８】ところで、ある駆動系を制御系によりドラ
イブする場合、入力系統を電気的に絶縁する方法とし
て、光によるもの、音波によるもの、電磁トランスを利
用するもの等がある。
イブする場合、入力系統を電気的に絶縁する方法とし
て、光によるもの、音波によるもの、電磁トランスを利
用するもの等がある。
【０００９】光により絶縁するものにはフォトカプラ等
があり、回路が単純かつ小型でセンサや半導体リレイ等
に多用されている。また、音波により絶縁するものには
音響カプラや弾性表面波等の弾性波デバイスがある。
があり、回路が単純かつ小型でセンサや半導体リレイ等
に多用されている。また、音波により絶縁するものには
音響カプラや弾性表面波等の弾性波デバイスがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のフォト
カプラ、音響カプラ、電磁トランス等は絶縁性が良好で
あるが、高周波の電波や磁気誘導のノイズで不要な結合
を生じるという問題がある。また、製造上、例えばシリ
コン基板上に集積することができずに別個の素子とな
り、半導体素子等と一体化することができないという問
題がある。
カプラ、音響カプラ、電磁トランス等は絶縁性が良好で
あるが、高周波の電波や磁気誘導のノイズで不要な結合
を生じるという問題がある。また、製造上、例えばシリ
コン基板上に集積することができずに別個の素子とな
り、半導体素子等と一体化することができないという問
題がある。
【００１１】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、集積可能であり、かつ容易にノイズ遮断を行う
焦電形信号伝達素子を提供することを目的とする。
もので、集積可能であり、かつ容易にノイズ遮断を行う
焦電形信号伝達素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題は、厚さ方向に
分極する焦電部材と、該焦電部材の一方面上に位置させ
る絶縁部材と、該絶縁部材上に位置され、供給される信
号電流に応じて発熱し、該焦電部材を加熱して他方面よ
り該信号電流に応じた信号を伝達させる発熱部材と、を
含む構成にすることにより解決される。
分極する焦電部材と、該焦電部材の一方面上に位置させ
る絶縁部材と、該絶縁部材上に位置され、供給される信
号電流に応じて発熱し、該焦電部材を加熱して他方面よ
り該信号電流に応じた信号を伝達させる発熱部材と、を
含む構成にすることにより解決される。
【００１３】
【作用】上述のように焦電部材上に絶縁部材を位置さ
せ、この絶縁部材上に発熱部材を位置させている。この
発熱部材に信号電流を供給して発熱させると、焦電部材
が温度上昇して表面に電荷が発生する。この発生した電
荷を制御信号として制御素子に伝達するものであり、熱
により制御素子（駆動系）と制御系（発熱部材への印加
電圧供給部）との絶縁が可能となる。すなわち、電気
的、磁気的なノイズを容易に遮断することが可能となる
ものである。
せ、この絶縁部材上に発熱部材を位置させている。この
発熱部材に信号電流を供給して発熱させると、焦電部材
が温度上昇して表面に電荷が発生する。この発生した電
荷を制御信号として制御素子に伝達するものであり、熱
により制御素子（駆動系）と制御系（発熱部材への印加
電圧供給部）との絶縁が可能となる。すなわち、電気
的、磁気的なノイズを容易に遮断することが可能となる
ものである。
【００１４】また、焦電部材は前述のように一般に強誘
電体であり、制御素子と一体に該焦電部材、絶縁部材、
抵抗体等の発熱部を形成することが可能であり、該制御
素子と共に集積化が可能となる。
電体であり、制御素子と一体に該焦電部材、絶縁部材、
抵抗体等の発熱部を形成することが可能であり、該制御
素子と共に集積化が可能となる。
【００１５】
【実施例】図１に、本発明の第１の実施例の構成図を示
す。図１において、焦電形信号電圧素子２１A は、焦電
部材２２上に絶縁部材２３が位置され、絶縁部材２３上
に発熱部材である抵抗膜２４が位置される。図中、２５
は信号電流（印加電圧）を抵抗膜２４に供給する信号線
である。なお、図示しないが、焦電部材２２に放熱機構
を設けてもよい（以下の実施例においても同様であ
る）。
す。図１において、焦電形信号電圧素子２１A は、焦電
部材２２上に絶縁部材２３が位置され、絶縁部材２３上
に発熱部材である抵抗膜２４が位置される。図中、２５
は信号電流（印加電圧）を抵抗膜２４に供給する信号線
である。なお、図示しないが、焦電部材２２に放熱機構
を設けてもよい（以下の実施例においても同様であ
る）。
【００１６】焦電部材２２は、例えばＰＺＴ（チタン酸
ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックやＬｉＮｂＯ3 ，Ｌ
ｉＴａＯ3 等の単結晶で形成されるもので、大きな焦電
係数を有する。この場合、焦電部材２２は厚さ方向に分
極されたものである。また、絶縁部材２３は例えばＳｉ
Ｏ2 （酸化シリコン）やＲｕＯ2 （酸化ルテニウム）等
で形成される。さらに、抵抗膜２４は、ニクロムやタン
タル等の薄膜又は厚膜であり、蒸着やスクリーン印刷に
よって絶縁部材２３上に折り返しパターンや直線パター
ンで形成される。
ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックやＬｉＮｂＯ3 ，Ｌ
ｉＴａＯ3 等の単結晶で形成されるもので、大きな焦電
係数を有する。この場合、焦電部材２２は厚さ方向に分
極されたものである。また、絶縁部材２３は例えばＳｉ
Ｏ2 （酸化シリコン）やＲｕＯ2 （酸化ルテニウム）等
で形成される。さらに、抵抗膜２４は、ニクロムやタン
タル等の薄膜又は厚膜であり、蒸着やスクリーン印刷に
よって絶縁部材２３上に折り返しパターンや直線パター
ンで形成される。
【００１７】このような焦電形信号伝達素子２１A にお
いて、信号線２５より信号電流によって抵抗膜２４が発
熱して温度上昇すると、熱は焦電部材２２に伝搬して温
度上昇させる。焦電部材２２は温度変化によって分極が
変化して表面に電荷を発生させる。
いて、信号線２５より信号電流によって抵抗膜２４が発
熱して温度上昇すると、熱は焦電部材２２に伝搬して温
度上昇させる。焦電部材２２は温度変化によって分極が
変化して表面に電荷を発生させる。
【００１８】一方、焦電部材２２に放熱機構等を設けた
場合に、抵抗膜２４の発熱が停止すると温度が低下する
ことにより、焦電部材２２の表面には上述の電荷と逆極
性の電荷が発生する。
場合に、抵抗膜２４の発熱が停止すると温度が低下する
ことにより、焦電部材２２の表面には上述の電荷と逆極
性の電荷が発生する。
【００１９】このような状態が図１（Ｂ）に示される。
即ち、抵抗膜２４による電荷の発生、消滅を利用して電
気的には絶縁した状態で信号の伝達を行うものである。
即ち、抵抗膜２４による電荷の発生、消滅を利用して電
気的には絶縁した状態で信号の伝達を行うものである。
【００２０】また、上述のように焦電形信号伝達素子２
１A は、ウェハ処理で一体に形成することができるもの
であり、集積性を向上させることができる。
１A は、ウェハ処理で一体に形成することができるもの
であり、集積性を向上させることができる。
【００２１】そこで、図２に、図１の一適用例の構成図
を示す。図２は、ソース（Ｓ），ドレイン（Ｄ），ゲー
ト（Ｇ）が形成されたＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi
conductor Field Effect Transistor ）２６の制御端子
としての該ゲート（Ｇ）上に焦電形信号伝達素子２１A
を形成したものである。
を示す。図２は、ソース（Ｓ），ドレイン（Ｄ），ゲー
ト（Ｇ）が形成されたＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi
conductor Field Effect Transistor ）２６の制御端子
としての該ゲート（Ｇ）上に焦電形信号伝達素子２１A
を形成したものである。
【００２２】すなわち、焦電形信号伝達素子２１A が上
述の動作により発生した電荷が、ＭＯＳＦＥＴ２６のゲ
ート（Ｇ）への制御信号となり、その電荷量でドレイン
（Ｄ）・ソース（Ｓ）間の導通状態を制御することがで
きるものである。
述の動作により発生した電荷が、ＭＯＳＦＥＴ２６のゲ
ート（Ｇ）への制御信号となり、その電荷量でドレイン
（Ｄ）・ソース（Ｓ）間の導通状態を制御することがで
きるものである。
【００２３】なお、現在のマイクロマシーン等の技術に
より、高速な熱伝導を実現することができるものである
ことから、容易にＭＯＳＦＥＴの信号伝達として適用す
ることができる。
より、高速な熱伝導を実現することができるものである
ことから、容易にＭＯＳＦＥＴの信号伝達として適用す
ることができる。
【００２４】次に、図３に、図１の他の実施例の構成図
を示す。図３における焦電形信号伝達素子２１B は、焦
電部材２２と絶縁部材２３との間に、導体膜２７を介在
させたものである。そして、この導体膜２７を電気的、
電磁的なシールド部材としての役割をさせるものであ
る。
を示す。図３における焦電形信号伝達素子２１B は、焦
電部材２２と絶縁部材２３との間に、導体膜２７を介在
させたものである。そして、この導体膜２７を電気的、
電磁的なシールド部材としての役割をさせるものであ
る。
【００２５】すなわち、信号伝達を熱で行っていること
から、導体膜２７を設けることにより、電気的絶縁を図
りつつ、容易かつ完全に電磁誘導をシールドすることが
できる。
から、導体膜２７を設けることにより、電気的絶縁を図
りつつ、容易かつ完全に電磁誘導をシールドすることが
できる。
【００２６】また、ＭＯＳＦＥＴ２６はシリコン基板に
形成されるものであり、このシリコン基板上に焦電部材
２２，導体膜２７，絶縁部材２３及び抵抗膜２４を順次
形成することが可能である。従って、ウェハ処理で一体
的に形成することができ、大量生産が可能である。
形成されるものであり、このシリコン基板上に焦電部材
２２，導体膜２７，絶縁部材２３及び抵抗膜２４を順次
形成することが可能である。従って、ウェハ処理で一体
的に形成することができ、大量生産が可能である。
【００２７】次に、図４に、本発明の第２の実施例の構
成図を示す。図４（Ａ）は側部断面図、図４（Ｂ）は平
面図、図４（Ｃ）は底面図である。
成図を示す。図４（Ａ）は側部断面図、図４（Ｂ）は平
面図、図４（Ｃ）は底面図である。
【００２８】図４（Ａ）〜（Ｃ）において、焦電形信号
伝達素子２１c は、厚さ方向に分極された焦電部材２２
の一方面には、シールド部材として導体膜２７が形成さ
れ、導体膜２７上に絶縁部材２３が形成される。そし
て、絶縁部材２３上には、図４（Ｂ）に示すように、両
端に電極膜２８ａ，２８ｂが形成され、該電極膜２８
ａ，２８ｂに導通する抵抗膜２４が形成される。
伝達素子２１c は、厚さ方向に分極された焦電部材２２
の一方面には、シールド部材として導体膜２７が形成さ
れ、導体膜２７上に絶縁部材２３が形成される。そし
て、絶縁部材２３上には、図４（Ｂ）に示すように、両
端に電極膜２８ａ，２８ｂが形成され、該電極膜２８
ａ，２８ｂに導通する抵抗膜２４が形成される。
【００２９】一方、図４（Ｃ）に示すように、焦電部材
２２の他方面には電極膜２８ｃが形成される。
２２の他方面には電極膜２８ｃが形成される。
【００３０】このような焦電形信号伝達素子２１c は、
導体膜２７がアース電極として接地され、電極膜２８ｃ
を、図２に示すようなＭＯＳＦＥＴ（２６）のゲート
（Ｇ）に接続される。
導体膜２７がアース電極として接地され、電極膜２８ｃ
を、図２に示すようなＭＯＳＦＥＴ（２６）のゲート
（Ｇ）に接続される。
【００３１】そして、電極膜２８ａ，２８ｂより抵抗膜
２４に信号電流を与えると、上述の動作原理のように電
極膜２８ｃに電荷が発生する。すなわち、抵抗膜２４と
ＭＯＳＦＥＴ（２６）とは電気的には完全に絶縁を図り
ながら、発熱による焦電電荷によってＭＯＳＦＥＴ（２
６）のゲート（Ｇ）に信号を伝達し、電界を発生させて
駆動するものである。
２４に信号電流を与えると、上述の動作原理のように電
極膜２８ｃに電荷が発生する。すなわち、抵抗膜２４と
ＭＯＳＦＥＴ（２６）とは電気的には完全に絶縁を図り
ながら、発熱による焦電電荷によってＭＯＳＦＥＴ（２
６）のゲート（Ｇ）に信号を伝達し、電界を発生させて
駆動するものである。
【００３２】次に、図５に、他の電極形成を説明するた
めの図を示す。図５は、ＭＯＳＦＥＴが形成される基板
２６に形成されたゲートＧ（制御端子）に、絶縁部材２
３が一方面に形成された焦電部材２２の他方面を、圧着
して位置させることにより接続する。また、絶縁部材２
３上に電極膜２８ａ，２８ｂと一体の抵抗膜２４を圧着
して位置させて接続させたものである。
めの図を示す。図５は、ＭＯＳＦＥＴが形成される基板
２６に形成されたゲートＧ（制御端子）に、絶縁部材２
３が一方面に形成された焦電部材２２の他方面を、圧着
して位置させることにより接続する。また、絶縁部材２
３上に電極膜２８ａ，２８ｂと一体の抵抗膜２４を圧着
して位置させて接続させたものである。
【００３３】このように圧着により形成される焦電形信
号伝達素子は、熱による焦電電荷を電極膜２８ｃ（ゲー
トＧ）との静電結合で検出する。また、抵抗膜２４によ
る熱は、輻射と圧着構造による伝導で伝達する。
号伝達素子は、熱による焦電電荷を電極膜２８ｃ（ゲー
トＧ）との静電結合で検出する。また、抵抗膜２４によ
る熱は、輻射と圧着構造による伝導で伝達する。
【００３４】これにより、抵抗膜２４や電極膜２８ａ〜
２８ｃの焦電部材２２上への製作を簡略化することがで
きる。すなわち、３次元構造のデバイスをバッチプロセ
スにより量産を可能としたものである。
２８ｃの焦電部材２２上への製作を簡略化することがで
きる。すなわち、３次元構造のデバイスをバッチプロセ
スにより量産を可能としたものである。
【００３５】なお、このような圧着による接続は以下に
説明する実施例においても適宜適用できるものである。
説明する実施例においても適宜適用できるものである。
【００３６】次に、図６は本発明の第３の実施例の構成
図である。図６における焦電形信号伝達素子２１D は、
厚さ方向に分極する焦電部材２２の一方面に、電荷検出
用として分割された導体膜２７ａ，２７ｂを形成し、導
体膜２７ｂの一部分上に絶縁部材２３ａを形成して該絶
縁部材２３ａ上に抵抗膜２４を形成したものである。一
方、焦電部材２２の他方面に、該導体膜２７ａ，２７ｂ
に対向して分割された電荷検出用の電極膜２８ｃ1 ，２
８ｃ2 を形成したものである。
図である。図６における焦電形信号伝達素子２１D は、
厚さ方向に分極する焦電部材２２の一方面に、電荷検出
用として分割された導体膜２７ａ，２７ｂを形成し、導
体膜２７ｂの一部分上に絶縁部材２３ａを形成して該絶
縁部材２３ａ上に抵抗膜２４を形成したものである。一
方、焦電部材２２の他方面に、該導体膜２７ａ，２７ｂ
に対向して分割された電荷検出用の電極膜２８ｃ1 ，２
８ｃ2 を形成したものである。
【００３７】そして、導体膜２７ａの端子Ａと電極膜２
８ｃ2 の端子Ｄとを接続し、導体膜２７ｂの端子Ｃと電
極膜２８ｃ1 の端子Ｂとを接続する。すなわち、電荷の
検出を差動にして、周囲の温度変動に対応させて電荷の
バランスをとり、抵抗膜２４の発熱における電荷を信号
として検出するものである。
８ｃ2 の端子Ｄとを接続し、導体膜２７ｂの端子Ｃと電
極膜２８ｃ1 の端子Ｂとを接続する。すなわち、電荷の
検出を差動にして、周囲の温度変動に対応させて電荷の
バランスをとり、抵抗膜２４の発熱における電荷を信号
として検出するものである。
【００３８】これにより、焦電部材２２の両面の均一な
温度による発生電荷が相殺され、抵抗膜２４部分での発
熱のみによる発生電荷が端子ＡとＢで信号として伝達す
ることができるものである。従って、この場合には、図
２のゲート（Ｇ）に電極膜２８ｃ1 を位置させればよ
い。
温度による発生電荷が相殺され、抵抗膜２４部分での発
熱のみによる発生電荷が端子ＡとＢで信号として伝達す
ることができるものである。従って、この場合には、図
２のゲート（Ｇ）に電極膜２８ｃ1 を位置させればよ
い。
【００３９】なお、端子ＢとＤを接続し、端子ＡとＣ間
で、発生電荷を検出してもよい。
で、発生電荷を検出してもよい。
【００４０】次に、図７に、本発明の第４の実施例の構
成図を示す。図７（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
E は、厚さ方向に分極する焦電部材２２ａ，２２ｂを、
それぞれ分極方向を異ならせた焦電部材２２の一方面
に、絶縁部材２３を介して抵抗膜２４を形成し、他方面
に、それぞれの焦電部材２２ａ，２２ｂに対応する電荷
検出用の電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 を形成したものであ
る。
成図を示す。図７（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
E は、厚さ方向に分極する焦電部材２２ａ，２２ｂを、
それぞれ分極方向を異ならせた焦電部材２２の一方面
に、絶縁部材２３を介して抵抗膜２４を形成し、他方面
に、それぞれの焦電部材２２ａ，２２ｂに対応する電荷
検出用の電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 を形成したものであ
る。
【００４１】一般に、圧電セラミックスではキューリ点
付近での電圧印加によって分極の制御を行うことができ
る。例えば、単結晶では外部電圧印加を行わずにＬｉＴ
ａＯ 3 ，ＬｉＮｂＯ3 等の圧電材料の部分的な分極反転
制御を行うことができ、さらに、薄膜技術、光露光技
術、熱処理技術の進歩で細部の分極制御が可能になって
きている。従って、これらの技術により、図７（Ａ）以
下に示す分極制御を容易に行うことができるものであ
る。
付近での電圧印加によって分極の制御を行うことができ
る。例えば、単結晶では外部電圧印加を行わずにＬｉＴ
ａＯ 3 ，ＬｉＮｂＯ3 等の圧電材料の部分的な分極反転
制御を行うことができ、さらに、薄膜技術、光露光技
術、熱処理技術の進歩で細部の分極制御が可能になって
きている。従って、これらの技術により、図７（Ａ）以
下に示す分極制御を容易に行うことができるものであ
る。
【００４２】図７（Ａ）では、抵抗膜２４の発熱で焦電
部材２２ａ，２２ｂに発生した電荷を、電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 により正電荷と負電荷を検出することが
できる。すなわち、厚さ方向の分極であっても、部分的
に分極方向が異なれば、一面に電荷検出用の電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 を形成することができるものである。
部材２２ａ，２２ｂに発生した電荷を、電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 により正電荷と負電荷を検出することが
できる。すなわち、厚さ方向の分極であっても、部分的
に分極方向が異なれば、一面に電荷検出用の電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 を形成することができるものである。
【００４３】また、図７（Ｂ）の焦電形信号伝達素子２
１F は、分極方向が異なる分割された焦電部材２２ａ，
２２ｂの一方面に、導体膜２７を架設させて形成し、焦
電部材２２ｂの導体膜２７上に絶縁部材２３ａを介して
抵抗膜２４を形成する。一方、他方面に、電荷検出用の
電極膜２８ｃを焦電部材２２ａ，２２ｂに架設させて形
成したものである。
１F は、分極方向が異なる分割された焦電部材２２ａ，
２２ｂの一方面に、導体膜２７を架設させて形成し、焦
電部材２２ｂの導体膜２７上に絶縁部材２３ａを介して
抵抗膜２４を形成する。一方、他方面に、電荷検出用の
電極膜２８ｃを焦電部材２２ａ，２２ｂに架設させて形
成したものである。
【００４４】図７（Ｂ）では、焦電部材２２ａ，２２ｂ
を均一に温度上昇させると、導体膜２７及び電極膜２８
ｃにおける発生電荷は相殺されて電荷検出はされない。
このとき、焦電部材２２ｂを部分的に温度上昇させれ
ば、その上昇分だけの発生電荷を検出することができ
る。すなわち、均一温度上昇による電荷発生を抑制して
より高精度な信号伝達を行うことができるものである。
を均一に温度上昇させると、導体膜２７及び電極膜２８
ｃにおける発生電荷は相殺されて電荷検出はされない。
このとき、焦電部材２２ｂを部分的に温度上昇させれ
ば、その上昇分だけの発生電荷を検出することができ
る。すなわち、均一温度上昇による電荷発生を抑制して
より高精度な信号伝達を行うことができるものである。
【００４５】以上の各実施例は、焦電部材を厚さ方向に
分極させた場合を示しているものであり、以下の実施例
では焦電部材を面内方向に分極させた場合について説明
する。
分極させた場合を示しているものであり、以下の実施例
では焦電部材を面内方向に分極させた場合について説明
する。
【００４６】図８に、本発明の第５の実施例の構成を示
す。図８（Ａ）〜（Ｃ）における焦電形信号伝達素子２
１G は面内方向に分極する焦電部材３１の一方面上に、
絶縁部材２３を介して、両端に電極膜２８ａ，２８ｂが
形成され、該電極膜２８ａ，２８ｂに導通する抵抗膜２
４が形成される（図８（Ｂ））。また、図８（Ｃ）に示
すように、焦電部材３１の他方面には、電荷検出用の２
つの電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 が形成される。
す。図８（Ａ）〜（Ｃ）における焦電形信号伝達素子２
１G は面内方向に分極する焦電部材３１の一方面上に、
絶縁部材２３を介して、両端に電極膜２８ａ，２８ｂが
形成され、該電極膜２８ａ，２８ｂに導通する抵抗膜２
４が形成される（図８（Ｂ））。また、図８（Ｃ）に示
すように、焦電部材３１の他方面には、電荷検出用の２
つの電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 が形成される。
【００４７】このような焦電形信号伝達素子２１G は、
焦電部材３１の分極方向が面内方向であることから、温
度上昇による発生電荷を同一面で検出する。すなわち、
温度による分極の差異（発生電荷の差）を検出すること
ができるものである。
焦電部材３１の分極方向が面内方向であることから、温
度上昇による発生電荷を同一面で検出する。すなわち、
温度による分極の差異（発生電荷の差）を検出すること
ができるものである。
【００４８】次に、図９に、本発明の第６の実施例の構
成図を示す。図９（Ａ），（Ｂ）は、焦電部材の一方の
面のみに電極等を形成した場合のものである。
成図を示す。図９（Ａ），（Ｂ）は、焦電部材の一方の
面のみに電極等を形成した場合のものである。
【００４９】図９（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
H は、面内方向に分極する焦電部材３１の一方面上に電
荷検出用の２つの電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 が形成さ
れ、該電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 を含んで絶縁部材２３
が形成される。そして、絶縁部材２３上に電極膜２８
ａ，２８ｂ及び抵抗膜２４が形成される。
H は、面内方向に分極する焦電部材３１の一方面上に電
荷検出用の２つの電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 が形成さ
れ、該電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 を含んで絶縁部材２３
が形成される。そして、絶縁部材２３上に電極膜２８
ａ，２８ｂ及び抵抗膜２４が形成される。
【００５０】このように、焦電部材３１の一方面のみか
ら発生電荷を検出することから、焦電部材３１に形成す
るものを一方面のみに形成することができるものであ
る。
ら発生電荷を検出することから、焦電部材３１に形成す
るものを一方面のみに形成することができるものであ
る。
【００５１】また、図９（Ｂ）の焦電形信号伝達素子２
１I は、図９（Ａ）における絶縁部材を分割し、分割し
た絶縁部材２３ａ，２３ｂ間に導体膜２７を形成し、電
気的、電磁的なシールドを行わせるものである。
１I は、図９（Ａ）における絶縁部材を分割し、分割し
た絶縁部材２３ａ，２３ｂ間に導体膜２７を形成し、電
気的、電磁的なシールドを行わせるものである。
【００５２】ここで、図１０及び図１１に、図９の他の
実施例（１），（２）の構成図を示す。
実施例（１），（２）の構成図を示す。
【００５３】図１０（Ａ），（Ｂ）の焦電形信号伝達素
子２１J は、焦電部材３１の一方面上に、信号電流を供
給するための電極膜２８ａ，２８ｂ及び電荷検出用の電
極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 が形成されると共に、電極膜２
８ａ，２８ｂに導通する抵抗膜２４が絶縁部材２３を介
して形成されたものである。
子２１J は、焦電部材３１の一方面上に、信号電流を供
給するための電極膜２８ａ，２８ｂ及び電荷検出用の電
極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 が形成されると共に、電極膜２
８ａ，２８ｂに導通する抵抗膜２４が絶縁部材２３を介
して形成されたものである。
【００５４】すなわち、抵抗膜２４により焦電部材３１
を温度上昇させ、これにより発生した電荷を同一面上の
電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 により検出するものである。
を温度上昇させ、これにより発生した電荷を同一面上の
電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 により検出するものである。
【００５５】また、図１１（Ａ），（Ｂ）の焦電形信号
伝達素子２１K は、図９（Ａ）における焦電形信号伝達
素子２１H の電極膜２８ａ，２８ｂ及び抵抗膜２４を絶
縁部材２３上に複数直列に形成し、焦電部材３１と絶縁
部材２３との間に形成される電荷検出用の電極膜２８ｃ
1 ，２８ｃ2 を複数形成したものである。また、直列に
形成される抵抗膜２４は、図１１（Ｂ）に示すように、
折り返しパターン形状であり、その周囲にはグランド電
極膜３２ａ，３２ｂが形成される。
伝達素子２１K は、図９（Ａ）における焦電形信号伝達
素子２１H の電極膜２８ａ，２８ｂ及び抵抗膜２４を絶
縁部材２３上に複数直列に形成し、焦電部材３１と絶縁
部材２３との間に形成される電荷検出用の電極膜２８ｃ
1 ，２８ｃ2 を複数形成したものである。また、直列に
形成される抵抗膜２４は、図１１（Ｂ）に示すように、
折り返しパターン形状であり、その周囲にはグランド電
極膜３２ａ，３２ｂが形成される。
【００５６】なお、図１１（Ａ），（Ｂ）では抵抗膜２
４を直列に形成した場合を示しているが、並列に形成さ
せてもよい。
４を直列に形成した場合を示しているが、並列に形成さ
せてもよい。
【００５７】次に、図１２に、他の電極形成を説明する
ための図を示す。なお、作用効率は図５と同様であり説
明を省略する。図１２は、基板３２（図２におけるＭＯ
ＳＦＥＴでも可）に形成された電荷検出用の電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 に、面内方向に分極する焦電部材３１の
一方面（絶縁部材２３が形成された反対面）を圧着して
位置させると共に、絶縁部材２３上に抵抗膜２４を圧着
して位置させたものである。
ための図を示す。なお、作用効率は図５と同様であり説
明を省略する。図１２は、基板３２（図２におけるＭＯ
ＳＦＥＴでも可）に形成された電荷検出用の電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 に、面内方向に分極する焦電部材３１の
一方面（絶縁部材２３が形成された反対面）を圧着して
位置させると共に、絶縁部材２３上に抵抗膜２４を圧着
して位置させたものである。
【００５８】次に、図１３に、本発明の第７の実施例の
構成図を示す。図１３（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
L は、面内方向に分極する焦電部材３１の一方面の一端
に電荷検出用の２つの電極膜２８ｃ3 ，２８ｃ4 （端子
Ａ，Ｂ）を形成し、他端に電荷検出用の電極膜２８
ｃ5 ，２８ｃ6 （端子Ｃ，Ｄ）を形成して端子ＡとＤを
接続すると共に、端子ＢとＣを接続するものである。
構成図を示す。図１３（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
L は、面内方向に分極する焦電部材３１の一方面の一端
に電荷検出用の２つの電極膜２８ｃ3 ，２８ｃ4 （端子
Ａ，Ｂ）を形成し、他端に電荷検出用の電極膜２８
ｃ5 ，２８ｃ6 （端子Ｃ，Ｄ）を形成して端子ＡとＤを
接続すると共に、端子ＢとＣを接続するものである。
【００５９】この焦電形信号伝達素子２１L は、図６と
同様に、焦電部材３１の均一な温度上昇により発生する
電荷を相殺して、抵抗膜２４での発熱のみで発生する電
荷を検出するものである。
同様に、焦電部材３１の均一な温度上昇により発生する
電荷を相殺して、抵抗膜２４での発熱のみで発生する電
荷を検出するものである。
【００６０】なお、図１３（Ｂ）に示すように、端子Ａ
とＣを接続すると共に、端子ＢとＤを接続してもよい。
とＣを接続すると共に、端子ＢとＤを接続してもよい。
【００６１】次に、図１４に、本発明の第８の実施例の
構成図を示す。図１４（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
M は、面内方向に分極する焦電部材３１ａ〜３１ｃを、
それぞれ分極方向を異ならせて形成し、この一方面に絶
縁部材２３を介して抵抗膜２４を形成する。また、他方
面の各焦電部材３１ａ〜３１ｃの境界に位置する部分に
２つの電荷検出用の電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 を形成し
たものである。
構成図を示す。図１４（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
M は、面内方向に分極する焦電部材３１ａ〜３１ｃを、
それぞれ分極方向を異ならせて形成し、この一方面に絶
縁部材２３を介して抵抗膜２４を形成する。また、他方
面の各焦電部材３１ａ〜３１ｃの境界に位置する部分に
２つの電荷検出用の電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ2 を形成し
たものである。
【００６２】この焦電形信号伝達素子２１M は、図１４
（Ａ）に示すように焦電部材３１ａ〜３１ｃの分極方向
が示されている場合、境界面における電極膜２８ｃ1 か
らは負電荷が検出され、電極膜２８ｃ2 からは正電荷が
検出されるものである。
（Ａ）に示すように焦電部材３１ａ〜３１ｃの分極方向
が示されている場合、境界面における電極膜２８ｃ1 か
らは負電荷が検出され、電極膜２８ｃ2 からは正電荷が
検出されるものである。
【００６３】また、図１４（Ｂ）の焦電形信号伝達素子
２１N は、２つの焦電部材３１ａ，３１ｂを面内分極方
向を異ならせて配置して、各焦電部材３１ａ，３１ｂの
一方面にそれぞれ電荷検出用の電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ
2 を形成する。そして、一方の焦電部材３１ｂ上に絶縁
部材２３ａを介して抵抗膜２４を形成したものである。
２１N は、２つの焦電部材３１ａ，３１ｂを面内分極方
向を異ならせて配置して、各焦電部材３１ａ，３１ｂの
一方面にそれぞれ電荷検出用の電極膜２８ｃ1 ，２８ｃ
2 を形成する。そして、一方の焦電部材３１ｂ上に絶縁
部材２３ａを介して抵抗膜２４を形成したものである。
【００６４】この焦電形信号伝達素子２１N は、焦電部
材３１ａ，３１ｂの均一な温度上昇では、各電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 には同量の電荷が検出することとなって
差動的に相殺される。従って、抵抗膜２４による発熱の
みにより発生する電荷が電極膜２８ｃ2 より検出される
ものである。
材３１ａ，３１ｂの均一な温度上昇では、各電極膜２８
ｃ1 ，２８ｃ2 には同量の電荷が検出することとなって
差動的に相殺される。従って、抵抗膜２４による発熱の
みにより発生する電荷が電極膜２８ｃ2 より検出される
ものである。
【００６５】次に、図１５に、本発明の第９の実施例の
構成図を示す。図１５（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
P は、概略図を示したもので、厚さ方向又は面内方向に
分極する焦電部材４１を用いて、図示しない発熱部材や
絶縁部材を形成して、焦電部材４１で発生する電荷を検
出する電極膜２８ｄ（上述の導体膜であってもよい）を
形成した場合に、図１５（Ｂ）に示すように、該電極膜
２８ｄ以外の部分に近接させて接地電極膜４２を全面に
亘って被覆形成したものである。
構成図を示す。図１５（Ａ）の焦電形信号伝達素子２１
P は、概略図を示したもので、厚さ方向又は面内方向に
分極する焦電部材４１を用いて、図示しない発熱部材や
絶縁部材を形成して、焦電部材４１で発生する電荷を検
出する電極膜２８ｄ（上述の導体膜であってもよい）を
形成した場合に、図１５（Ｂ）に示すように、該電極膜
２８ｄ以外の部分に近接させて接地電極膜４２を全面に
亘って被覆形成したものである。
【００６６】この接地電極膜４２をアースすることによ
り、電極膜２８ｄで検出する電荷の放電を防止するもの
である。これにより、図２のＭＯＳＦＥＴ等に使用する
場合、安全確実に信号伝達を行うことができる。
り、電極膜２８ｄで検出する電荷の放電を防止するもの
である。これにより、図２のＭＯＳＦＥＴ等に使用する
場合、安全確実に信号伝達を行うことができる。
【００６７】次に、図１６に、本発明の第１０の実施例
の構成図を示す。図１６（Ａ），（Ｂ）は、焦電形信号
伝達素子を構成する焦電部材に発熱部材及び電荷検出用
の電極を形成する場合の概略図を示したものである。こ
の場合、焦電部材はＬｉＴａＯ3 が特に望ましいもので
ある。
の構成図を示す。図１６（Ａ），（Ｂ）は、焦電形信号
伝達素子を構成する焦電部材に発熱部材及び電荷検出用
の電極を形成する場合の概略図を示したものである。こ
の場合、焦電部材はＬｉＴａＯ3 が特に望ましいもので
ある。
【００６８】図１６（Ａ）は焦電部材５１ａは厚さ方向
に分極するもので、発熱部材である抵抗膜２４及び電極
膜２８ｃを形成する部分の厚みが薄型となる断面凹形状
として板薄部分が形成される。
に分極するもので、発熱部材である抵抗膜２４及び電極
膜２８ｃを形成する部分の厚みが薄型となる断面凹形状
として板薄部分が形成される。
【００６９】また、図１６（Ｂ）においても焦電部材５
１ｂが凹形状で薄い部分に抵抗膜２４及び電極膜２８ｃ
1 ，２８ｃ2 が形成されるものである。
１ｂが凹形状で薄い部分に抵抗膜２４及び電極膜２８ｃ
1 ，２８ｃ2 が形成されるものである。
【００７０】この焦電部材の凹形状への加工は、例えば
物理的（研磨等）又はケミカルエッチングにより行う。
物理的（研磨等）又はケミカルエッチングにより行う。
【００７１】なお、図示しないが、焦電部材５１ａ，５
１ｂと抵抗膜２４との間に絶縁部材を介在させてもよ
い。
１ｂと抵抗膜２４との間に絶縁部材を介在させてもよ
い。
【００７２】このように、抵抗膜２４と電極膜２８ｃ，
２８ｃ1 との間隔が狭い（焦電部材５１ａ，５１ｂが薄
い）ことにより、熱伝導と熱容量が小さくなり、放熱等
を考慮しなくてもよいことになる。なお、上述の各実施
例において、焦電部材がある程度薄くできなければ、適
宜放熱手段を講じなければならない。
２８ｃ1 との間隔が狭い（焦電部材５１ａ，５１ｂが薄
い）ことにより、熱伝導と熱容量が小さくなり、放熱等
を考慮しなくてもよいことになる。なお、上述の各実施
例において、焦電部材がある程度薄くできなければ、適
宜放熱手段を講じなければならない。
【００７３】しかし、余りに薄すぎると信号を伝達する
制御素子（図２のＭＯＳＦＥＴ等）との絶縁が劣化する
ことになるが、絶縁部材や導体膜（シールド電極）を形
成することで対処することができる。
制御素子（図２のＭＯＳＦＥＴ等）との絶縁が劣化する
ことになるが、絶縁部材や導体膜（シールド電極）を形
成することで対処することができる。
【００７４】そこで、焦電部材の厚さと電荷発生（加
熱）との関係を説明する。
熱）との関係を説明する。
【００７５】図１７に、図１６の電荷発生を説明するた
めの回路図を示す。いま、焦電部材の諸特性を、比熱
ｃ，比重ρ，誘電率ε，焦電係数Ｐ，面積Ｓ，厚さｔ，
体積υとする。
めの回路図を示す。いま、焦電部材の諸特性を、比熱
ｃ，比重ρ，誘電率ε，焦電係数Ｐ，面積Ｓ，厚さｔ，
体積υとする。
【００７６】この場合、単位面積当たりの電荷量Ｑは、 Ｑ＝Ｐ×ΔＴ … (1) となる。ΔＴは温度差であり、焦電部材の内部電荷はキ
ャンセルされ表面の電荷のみが検出されるものである。
ャンセルされ表面の電荷のみが検出されるものである。
【００７７】従って、焦電部材が薄くなると、(2) 式に
示すように、コンデンサとしての容量Ｃが大きくなり、
電圧Ｖが小さくなる。
示すように、コンデンサとしての容量Ｃが大きくなり、
電圧Ｖが小さくなる。
【００７８】 Ｖ＝Ｑ／Ｃ＝（Ｐ×ΔＴ）×（ｔ／εＳ） … (2) また、エネルギの投入量Ｊは、 Ｊ＝ΔＴ×Ｓ・ｔ／ｃ … (3) で示されることから、温度はエネルギの投入量Ｊと比熱
ｃで決定する。
ｃで決定する。
【００７９】一方、信号を伝達する制御素子を図２に示
すＦＥＴとするとＦＥＴのゲートの容量Ｃｇに比べて焦
電部材の容量が小さければ、(4) 式に示すように電圧は
低下する。
すＦＥＴとするとＦＥＴのゲートの容量Ｃｇに比べて焦
電部材の容量が小さければ、(4) 式に示すように電圧は
低下する。
【００８０】 Ｖ＝（Ｐ×ΔＴ）／（Ｃ＋Ｃｇ） … (4) ここで、図１７に、焦電部材の熱伝導の模式図を示す。
図１７に示すように熱伝導系の時定数τ1 は、 τ1 ＝ρｃＶ／ｈＡ … (5) である。ここでｈＡは熱伝導係数である。
図１７に示すように熱伝導系の時定数τ1 は、 τ1 ＝ρｃＶ／ｈＡ … (5) である。ここでｈＡは熱伝導係数である。
【００８１】また、検出系（ＦＥＴ）における電気的時
定数τ2 は、 τ2 ＝１／Ｒ（Ｃ＋Ｃｇ） … (6) で表わされる。この場合のＲは、並列等価抵抗である。
定数τ2 は、 τ2 ＝１／Ｒ（Ｃ＋Ｃｇ） … (6) で表わされる。この場合のＲは、並列等価抵抗である。
【００８２】焦電部材で検出される電荷量は、検出用の
電極膜の面積によって決定されることから、制御素子
（ＦＥＴ）のゲート容量と焦電部材の加工限界の厚さか
ら電極膜の面積が決定される。すなわち、上式を満足
し、かつ必要な時定数を満足する範囲で決定される。
電極膜の面積によって決定されることから、制御素子
（ＦＥＴ）のゲート容量と焦電部材の加工限界の厚さか
ら電極膜の面積が決定される。すなわち、上式を満足
し、かつ必要な時定数を満足する範囲で決定される。
【００８３】例えば、厚さ100 μm のＬｉＴａＯ3 （面
積１×１０-8ｍ2 ，体積１×１０-1 2 ｍ3 ）の焦電部材
に100 μm 角の電極膜を形成するものとする。この場合
のＬｉＴａＯ3 の諸特性は、比重が7.45×１０3 kg／ｍ
3 ，比熱（単位質量の物体を１℃高めるに必要な熱量）
が2.8 Ｊ／cm 3Ｋ，熱伝導率が0.024 Ｗ／ｍ・deg （2.
4 Ｗ／cm・deg ），焦電係数2.3 ×１０-8Ｃ／cm2 ・de
g ，誘電率がｃ方向で４５×8.855 ×１０-12 Ｆ／ｍ，
容量が0.4 ×１０-12 Ｆである。
積１×１０-8ｍ2 ，体積１×１０-1 2 ｍ3 ）の焦電部材
に100 μm 角の電極膜を形成するものとする。この場合
のＬｉＴａＯ3 の諸特性は、比重が7.45×１０3 kg／ｍ
3 ，比熱（単位質量の物体を１℃高めるに必要な熱量）
が2.8 Ｊ／cm 3Ｋ，熱伝導率が0.024 Ｗ／ｍ・deg （2.
4 Ｗ／cm・deg ），焦電係数2.3 ×１０-8Ｃ／cm2 ・de
g ，誘電率がｃ方向で４５×8.855 ×１０-12 Ｆ／ｍ，
容量が0.4 ×１０-12 Ｆである。
【００８４】そして、信号を伝達する制御素子をＦＥＴ
とし、ＦＥＴのゲート等価容量を１３pF，ゲートが必要
な電圧（電荷）を−２Ｖ，ゲートの等価並列抵抗を４０
ＭΩとした場合を説明する。
とし、ＦＥＴのゲート等価容量を１３pF，ゲートが必要
な電圧（電荷）を−２Ｖ，ゲートの等価並列抵抗を４０
ＭΩとした場合を説明する。
【００８５】いま、１３pFの容量と等価の容量を得るた
めのＬｉＴａＯ3 の面積は（１３／0.4 ）1/2 ＝600 μ
m □であり、この面積で発生する電荷は、（１３／0.4
）×１０-2×2.3 ×１０-8／deg ＝73.6×１０-12 Ｃ
／deg となる。また、（１３＋１３）pFのコンデンサで
−２Ｖの電圧となる電荷は、−２Ｖ×２６pF＝−５２×
１０-12 Ｃとなる。
めのＬｉＴａＯ3 の面積は（１３／0.4 ）1/2 ＝600 μ
m □であり、この面積で発生する電荷は、（１３／0.4
）×１０-2×2.3 ×１０-8／deg ＝73.6×１０-12 Ｃ
／deg となる。また、（１３＋１３）pFのコンデンサで
−２Ｖの電圧となる電荷は、−２Ｖ×２６pF＝−５２×
１０-12 Ｃとなる。
【００８６】従って、電極膜での焦電電荷の発生は73.6
×１０-12 Ｃ／deg であり、−２Ｖをゲートに印加する
のに必要な電荷は−５２×１０-12 Ｃであることから、
ＬｉＴａＯ3 の焦電部材に必要な温度変化は５２／73.6
＝0.7 ℃ということになる。
×１０-12 Ｃ／deg であり、−２Ｖをゲートに印加する
のに必要な電荷は−５２×１０-12 Ｃであることから、
ＬｉＴａＯ3 の焦電部材に必要な温度変化は５２／73.6
＝0.7 ℃ということになる。
【００８７】このように、抵抗膜２４への電流による発
熱と、焦電部材５１ａ，５１ｂの温度変化による電荷の
発生とを組合わせて信号の伝達を行うものであり、上述
のように焦電部材の特性と厚さの選択を適宜行うもので
ある。
熱と、焦電部材５１ａ，５１ｂの温度変化による電荷の
発生とを組合わせて信号の伝達を行うものであり、上述
のように焦電部材の特性と厚さの選択を適宜行うもので
ある。
【００８８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、焦電部材
上に形成された絶縁部材上に発熱部材を位置させ、該焦
電部材への加熱で発生した電荷を検出して信号を伝達さ
せることにより、制御素子と制御系とが熱により絶縁さ
れることとなり容易にノイズ遮断を行うことができると
共に、制御素子と一体に形成することが可能となり集積
性を図ることができる。
上に形成された絶縁部材上に発熱部材を位置させ、該焦
電部材への加熱で発生した電荷を検出して信号を伝達さ
せることにより、制御素子と制御系とが熱により絶縁さ
れることとなり容易にノイズ遮断を行うことができると
共に、制御素子と一体に形成することが可能となり集積
性を図ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】図１の一適用例の構成図である。
【図３】図１の他の実施例の構成図である。
【図４】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図５】他の電極形成を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施例の構成図である。
【図７】本発明の第４の実施例の構成図である。
【図８】本発明の第５の実施例の構成図である。
【図９】本発明の第６の実施例の構成図である。
【図１０】図９の他の実施例（１）の構成図である。
【図１１】図９の他の実施例（２）の構成図である。
【図１２】他の電極膜形成を説明するための図である。
【図１３】本発明の第７の実施例の構成図である。
【図１４】本発明の第８の実施例の構成図である。
【図１５】本発明の第９の実施例の構成図である。
【図１６】本発明の第１０の実施例の構成図である。
【図１７】焦電部材の熱伝導の模式図である。
【図１８】焦電現象を説明するための図である。
２１A 〜２１P 焦電形信号伝達素子 ２２，３１，４１，５１ａ，５１ｂ 焦電部材 ２３ 絶縁部材 ２４ 抵抗膜 ２５ 信号線 ２６ ＭＯＳＦＥＴ ２７ 導体膜 ２８ａ〜２８ｃ 電極膜
フロントページの続き (72)発明者 上田 政則 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 3/00 G01R 19/03 H01L 37/02
Claims (21)
- 【請求項１】 厚さ方向に分極する焦電部材と、 該焦電部材の一方面上に位置される絶縁部材と、 該絶縁部材上に位置され、供給される信号電流に応じて
発熱し、該焦電部材を加熱して他方面より該信号電流に
応じた信号を伝達させる発熱部材と、 を含むことを特徴とする焦電形信号伝達素子。 - 【請求項２】 前記焦電部材の一方面上に位置する絶縁
部材上に、前記発熱部材及び該発熱部材に前記信号電流
を供給するための電極膜を形成すると共に、 該焦電部材の他方の面に、電荷を検出するための電極膜
を形成することを特徴とする請求項１記載の焦電形信号
伝達素子。 - 【請求項３】 前記焦電部材と前記絶縁部材との間に、
導体膜を介在させることを特徴とする請求項１又は２記
載の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項４】 前記導体膜は、前記焦電部材の一方の面
上に複数に分割して形成されており、さらに、前記複数
の導体膜のうち一つの導体膜の一部分上に前記絶縁部材
が形成されており、 前記電荷を検出するための電極膜は、前記導体膜に対応
して分割された複数の電極膜から構成され、 前記複数の電極膜は、各該導体膜及び電極膜との間で、
均一な温度上昇で発生する電荷を相殺されるように接続
されたことを特徴とする請求項３記載の焦電形信号伝達
素子。 - 【請求項５】 前記焦電部材の前記絶縁部材が形成され
る一方の面の反対側の前記他方の面を、制御素子が形成
される基板の制御端子上に位置させ、該制御端子に該焦
電部材により制御信号を伝達することを特徴とする請求
項１乃至４記載の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項６】 前記焦電部材に形成される前記絶縁部材
上に、前記発熱部材を圧着させて位置させると共に、該
焦電部材の前記他方の面を、前記制御端子に圧着させて
位置させることを特徴とする請求項５記載の焦電形信号
伝達素子。 - 【請求項７】 前記焦電部材は、複数の焦電部あるいは
複数の焦電部材から構成され、 前記複数の焦電部あるいは複数の焦電部材は、厚さ方向
にそれぞれ分極方向を 異ならせて並設され、 前記複数の焦電部あるいは複数の焦電部材の一方の面の
焦電部あるいは焦電部材上に、絶縁部材を介して発熱部
材が形成された ことを特徴とする請求項３記載の焦電形
信号伝達素子。 - 【請求項８】 前記複数の焦電部材のそれぞれの他方の
面に前記電荷を検出するための電極膜を形成し、 前記複数の焦電部材の一方の面上に両方の該焦電部材に
架設させて前記絶縁部材を介して発熱部材を形成するこ
とを特徴とする請求項７記載の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項９】 面内方向に分極する焦電部材と、 該焦電部材の一方の面上に、供給される信号電流に応じ
て該焦電部材を加熱する所定数の発熱部材と、 該焦電部材の他方の面上に、該発熱部材の加熱により該
焦電部材に発生する電荷を検出するための所定数の電極
膜と、 を含むことを特徴とする焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１０】 前記焦電部材と前記発熱部材との間に
絶縁部材を介在させることを特徴とする請求項９記載の
焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１１】 前記発熱部材及び前記電極膜を、前記
焦電部材の同一面上に形成することを特徴とする請求項
９又は１０記載の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１２】 前記絶縁部材を分割し、該分割した該
絶縁部材間に導体膜を介在させることを特徴とする請求
項１０又は１１記載の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１３】 前記所定数の電極膜を直列に配置する
と共に、前記所定数の発熱部材を直列又は並列に配置す
ることを特徴とする請求項９乃至１２記載の焦電形信号
伝達素子。 - 【請求項１４】 前記絶縁部材が形成された焦電部材の
一方面に、前記電極膜を圧着させて位置させると共に、
該絶縁部材上に前記発熱部材を圧着させて位置させるこ
とを特徴とする請求項９乃至１３記載の焦電形信号伝達
素子。 - 【請求項１５】 前記電荷を検出するための所定数の電
極膜を、前記焦電部材の一方の面に配置し、 前記発熱部材を、前記焦電部材の他方の面の偏る位置に
配置し、 前記焦電部材の均一な温度上昇により発生する電荷を相
殺させるように前記電荷を検出するための所定数の電極
膜間を接続する ことを特徴とする請求項９乃至１４記載
の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１６】 所定数の前記焦電部材を、面内方向に
それぞれ分極方向を異ならせて並設し、各該焦電部材の
境界部分に前記電荷検出用の電極膜を形成することを特
徴とする請求項９又は１０記載の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１７】 前記焦電部材を偶数個並設し、一方面
上に形成される発熱部材を偏らせて配置することを特徴
とする請求項１６記載の焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１８】 加熱されることにより電荷を発生する
焦電部材に、該電荷を検出する電極膜を形成し、該電極
膜以外の部分に、接地電極膜を被覆形成することを特徴
とする焦電形信号伝達素子。 - 【請求項１９】 加熱されることにより電荷を発生する
焦電部材に板薄部分を形成し、該焦電部材の板薄部分で
対向させて該加熱を行う発熱部材及び該発生した電荷を
検出する電極膜を形成することを特徴とする焦電形信号
伝達素子。 - 【請求項２０】 前記焦電部材を、リチウムタンタレー
トで形成することを特徴とする請求項１９記載の焦電形
信号伝達素子。 - 【請求項２１】 前記発熱部材と前記焦電部材との間に
絶縁部材を介在させることを特徴とする請求項１９又は
２０記載の焦電形信号伝達素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12908492A JP3255704B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 焦電形信号伝達素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12908492A JP3255704B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 焦電形信号伝達素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05327556A JPH05327556A (ja) | 1993-12-10 |
| JP3255704B2 true JP3255704B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=15000688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12908492A Expired - Fee Related JP3255704B2 (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | 焦電形信号伝達素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255704B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP6425334B2 (ja) * | 2014-09-09 | 2018-11-21 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 強誘電体キャパシタおよび電子デバイス |
-
1992
- 1992-05-21 JP JP12908492A patent/JP3255704B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH05327556A (ja) | 1993-12-10 |
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