JPH01302772A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
- Publication number
- JPH01302772A JPH01302772A JP13309588A JP13309588A JPH01302772A JP H01302772 A JPH01302772 A JP H01302772A JP 13309588 A JP13309588 A JP 13309588A JP 13309588 A JP13309588 A JP 13309588A JP H01302772 A JPH01302772 A JP H01302772A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin
- resistors
- heating
- acceleration sensor
- bridge circuit
- 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.)
- Pending
Links
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 19
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- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 4
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体支持はりにピエゾ抵抗を形成し加速
度を検出する半導体加速度センサに関し、特に温度補償
手段の改良にかかわる。
度を検出する半導体加速度センサに関し、特に温度補償
手段の改良にかかわる。
第４図は例えば特開昭６２−２１３２８０号公報に示さ
れた従来の半導体加速度センサの平面図である。
れた従来の半導体加速度センサの平面図である。
シリコン単結晶からなる基板１に空隙３が形成式れ、薄
肉部を形成してたわみ部とする溝部５と、基板１の一部
によ月０７とを有する加速度検知用片持ばり１３が形成
されている。この片持ばシ１３の近くにこれと同じ薄肉
部にされた温度補償用片持ばり１５が形成されている。
肉部を形成してたわみ部とする溝部５と、基板１の一部
によ月０７とを有する加速度検知用片持ばり１３が形成
されている。この片持ばシ１３の近くにこれと同じ薄肉
部にされた温度補償用片持ばり１５が形成されている。
片持ばシ１３の薄肉部の表面には拡散によシピエゾ抵抗
１９ａ。
１９ａ。
１９ｂが形成され、片持ばシ１５の表面には拡散によシ
、加速度に対し感度の小さい７ＭＬ＃、補償用のピエゾ
抵抗１９ｃ、１９ｄが形成されている。ピエゾ抵抗１９
ａ−１９ｄはブリッジ回路を構成するように接続され、
その出力電圧を外部に取出すための配線（図示は略す）
が設けられている。
、加速度に対し感度の小さい７ＭＬ＃、補償用のピエゾ
抵抗１９ｃ、１９ｄが形成されている。ピエゾ抵抗１９
ａ−１９ｄはブリッジ回路を構成するように接続され、
その出力電圧を外部に取出すための配線（図示は略す）
が設けられている。
ピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄによるブリッジ回ｍｔ第５図
に示す。ピエゾ抵抗１９ａと１９ｃとの接続点と、ピエ
ゾ抵抗１９ｄと１９ｂとの接続点との間の電位差を出力
電位■。とじて検出する。
に示す。ピエゾ抵抗１９ａと１９ｃとの接続点と、ピエ
ゾ抵抗１９ｄと１９ｂとの接続点との間の電位差を出力
電位■。とじて検出する。
第５図の回路において、抵抗１９ａ〜１９ｄの抵抗値を
Ｒ１−Ｒ４とし、Ｖｃを入力電圧、 Ｖｇを接地電位、
ｖｌ ｆ！：抵抗１９ａと１９ｏの接続点の電位、ｖ２
を抵抗１９ｂと１９ｄの接続点の電位、ｖ（、はＶ］と
ｖ２間の電位とすると、ｖｏは次のようになる。
Ｒ１−Ｒ４とし、Ｖｃを入力電圧、 Ｖｇを接地電位、
ｖｌ ｆ！：抵抗１９ａと１９ｏの接続点の電位、ｖ２
を抵抗１９ｂと１９ｄの接続点の電位、ｖ（、はＶ］と
ｖ２間の電位とすると、ｖｏは次のようになる。
各抵抗１９ａ〜１９ｄの基準抵抗値を同一のＲとすると
、抵抗１９ａ、１９ｂには加速度による増加抵抗値ＪＲ
ｇが加わる。
、抵抗１９ａ、１９ｂには加速度による増加抵抗値ＪＲ
ｇが加わる。
さらに、温度の変化により片持ばり１３，１５は、シリ
コン層とその上面の酸化膜（ｓｉｏ２）とのｐ！ｐ！膨
張係数の差により変形し、各抵抗１９ａ〜１９ｄは抵抗
値ΔＲｔだけ変化する。これらの抵抗値変化によシ抵抗
１９ａ 、 １９ｂはＲ１＝Ｒ３＝Ｒ＋ＪＲｇ＋ＪＲｔ
となり、゛抵抗１９ｃ 、 １９ｄはＲ２＝Ｒ４＝Ｒ＋
ノＲｔとなる。これらの抵抗値を（１）式に代入すると
、 このように、温度補償用のピエゾ抵抗１９ｃ、１９ｄに
より、温度変化による検出精度への影響を小さくしてい
る。
コン層とその上面の酸化膜（ｓｉｏ２）とのｐ！ｐ！膨
張係数の差により変形し、各抵抗１９ａ〜１９ｄは抵抗
値ΔＲｔだけ変化する。これらの抵抗値変化によシ抵抗
１９ａ 、 １９ｂはＲ１＝Ｒ３＝Ｒ＋ＪＲｇ＋ＪＲｔ
となり、゛抵抗１９ｃ 、 １９ｄはＲ２＝Ｒ４＝Ｒ＋
ノＲｔとなる。これらの抵抗値を（１）式に代入すると
、 このように、温度補償用のピエゾ抵抗１９ｃ、１９ｄに
より、温度変化による検出精度への影響を小さくしてい
る。
上記のような従来の半導体加速度センサでは、温度変化
による検出精度の低下を皆無にはできないという問題点
があった。
による検出精度の低下を皆無にはできないという問題点
があった。
また、温度補償用ピエゾ抵抗１９ｃ 、 １９ｄは支持
ばり１５に形成されていて、支持はシ１３に形成されて
いるピエゾ抵抗１９ａ 、 １９ｂとは温度変化による
抵抗変化が同一ではなく、完全なｄ度佃偵は困難である
という問題点があった。
ばり１５に形成されていて、支持はシ１３に形成されて
いるピエゾ抵抗１９ａ 、 １９ｂとは温度変化による
抵抗変化が同一ではなく、完全なｄ度佃偵は困難である
という問題点があった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、温度による検出輌夏の低下をなくし、Ｓ／Ｎ
比の高い半導体加速度センサを得ることを目的としてい
る。
たもので、温度による検出輌夏の低下をなくし、Ｓ／Ｎ
比の高い半導体加速度センサを得ることを目的としてい
る。
この発明にかかる半導体加速度センサは、半導体支持ば
りの薄肉部に４箇所のピエゾ抵抗を形成し、これらのピ
エゾ抵抗部付近に加熱手段を設け、一定温度に加熱した
ものである。
りの薄肉部に４箇所のピエゾ抵抗を形成し、これらのピ
エゾ抵抗部付近に加熱手段を設け、一定温度に加熱した
ものである。
この発明においては、支持ばシのピエゾ抵抗付近が一定
温度に維持されておυ、湿度変化によるいわゆるバイメ
タル効果はなくな９、各ピエゾ抵抗の抵抗値が環境温度
に対しては影響されず、加速度が高精度に検出式れる。
温度に維持されておυ、湿度変化によるいわゆるバイメ
タル効果はなくな９、各ピエゾ抵抗の抵抗値が環境温度
に対しては影響されず、加速度が高精度に検出式れる。
第１図（ａ）及び（ｂ）はこの発明による半導体加速度
センサの平面図及び正面断面図である。図において、シ
リコン単結晶からなる基板２１に空隙２２が形成され、
一端付近に溝部２３ａによシ薄肉部２３ｂにされ、他端
側が重シ２４とされた加速度検知用片持ばり２３が形成
されている。なお、片持ばり２３の他端側に別に重ｐを
接合付加してもよい。上記薄肉部２３ｂ表面には拡散に
よシビエゾ抵抗２５ａ〜２５ｄが形成されていて、ブリ
ッジ回路（第２図）に構成されている。２６は薄肉部２
３ｂ表面に抵抗部を囲って形成された加熱抵抗で、例え
ば拡散抵抗又は銅−ニッケル合金などからな）、薄肉部
２３ｂを所定温度（例えば１００℃〕に維持するように
、通電されている。なお、図では配線、酸化族。
センサの平面図及び正面断面図である。図において、シ
リコン単結晶からなる基板２１に空隙２２が形成され、
一端付近に溝部２３ａによシ薄肉部２３ｂにされ、他端
側が重シ２４とされた加速度検知用片持ばり２３が形成
されている。なお、片持ばり２３の他端側に別に重ｐを
接合付加してもよい。上記薄肉部２３ｂ表面には拡散に
よシビエゾ抵抗２５ａ〜２５ｄが形成されていて、ブリ
ッジ回路（第２図）に構成されている。２６は薄肉部２
３ｂ表面に抵抗部を囲って形成された加熱抵抗で、例え
ば拡散抵抗又は銅−ニッケル合金などからな）、薄肉部
２３ｂを所定温度（例えば１００℃〕に維持するように
、通電されている。なお、図では配線、酸化族。
保護膜は図示を略している。
上記加熱抵抗２６に通電し所定ＩＡ度にする加熱調整手
段の一定温度回路の一例を、第３図に示す。
段の一定温度回路の一例を、第３図に示す。
この一定温度回路は別のプリント基板に設けられており
、加熱抵抗２６と温度係数の小さい抵抗２７〜２９とが
ブリッジ回路に構成きれ、加熱抵抗２６の一定保持温度
でブリッジ回路がバランスするように、各抵抗が選ばれ
ている。入力電圧”Ｉａが供給され、環境温度変化によ
って生じるブリッジ回路ツバランスをオペアンプ３１に
よシ検出し、これに応じてパワートランス３０よシ加熱
抵抗２６に流れる電流を制御している。
、加熱抵抗２６と温度係数の小さい抵抗２７〜２９とが
ブリッジ回路に構成きれ、加熱抵抗２６の一定保持温度
でブリッジ回路がバランスするように、各抵抗が選ばれ
ている。入力電圧”Ｉａが供給され、環境温度変化によ
って生じるブリッジ回路ツバランスをオペアンプ３１に
よシ検出し、これに応じてパワートランス３０よシ加熱
抵抗２６に流れる電流を制御している。
第２図のグリッジ回路において、片持ばり２３の薄肉部
２３ｂは加熱抵抗２６によシ常に一定温度に加熱維持さ
れておシ、各抵抗２５ａ〜２５ｄは環境温度に影響され
ない。
２３ｂは加熱抵抗２６によシ常に一定温度に加熱維持さ
れておシ、各抵抗２５ａ〜２５ｄは環境温度に影響され
ない。
抵抗２５ａ〜２５ｄの抵抗値Ｒ１−Ｒ４を同一抵抗値Ｒ
に形成すると、 Ｒ３＝Ｒ３＝Ｒ＋ΔＲｇ ＋ ＪＲｔ Ｒ２＝ Ｒ４” Ｒ７Ｒｇ −ＪＲｔ ＩＲｇ ：加速度による片持ばシのたわみによる増加抵
抗値、ノＲｔ：温度上昇による増加抵抗値これらの抵抗
値を（１）式に代入すると、ＪＲｔは加熱温度が一定（
例えばｌｏｏ’ｃ ）であるので零値となり、出力４圧
Ｖ、は環境湿度に影響されず、別に温度補償手段を要し
ない。
に形成すると、 Ｒ３＝Ｒ３＝Ｒ＋ΔＲｇ ＋ ＪＲｔ Ｒ２＝ Ｒ４” Ｒ７Ｒｇ −ＪＲｔ ＩＲｇ ：加速度による片持ばシのたわみによる増加抵
抗値、ノＲｔ：温度上昇による増加抵抗値これらの抵抗
値を（１）式に代入すると、ＪＲｔは加熱温度が一定（
例えばｌｏｏ’ｃ ）であるので零値となり、出力４圧
Ｖ、は環境湿度に影響されず、別に温度補償手段を要し
ない。
なお、上記実施例では片持ばシ２３は基板２１がら空隙
２２を設けて形成したが、単独の半導体の片持ばりにし
、一端を台座に固定支持してもよい。
２２を設けて形成したが、単独の半導体の片持ばりにし
、一端を台座に固定支持してもよい。
また、上記実施例では半導体片持ばりに適用したが、両
端を固定し中間を可動にした半導体両持はシの場合にも
適用できる。
端を固定し中間を可動にした半導体両持はシの場合にも
適用できる。
以上のように、この発明によれば、半導体支持ばりの薄
肉部に４カ所のピエゾ抵抗を形成し、このピエゾ抵抗部
付近に加熱手段を設け、一定温度に加熱したので、環境
湿度変化による検出精度の低下がなくされ、Ｆ３／Ｎ比
が高く信頼性を向上することができる。
肉部に４カ所のピエゾ抵抗を形成し、このピエゾ抵抗部
付近に加熱手段を設け、一定温度に加熱したので、環境
湿度変化による検出精度の低下がなくされ、Ｆ３／Ｎ比
が高く信頼性を向上することができる。
第１図（、）はこの発明による半導体加速度センナの一
実施例を示す要部平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
のＩ−Ｉ線における断面図、第２図は第３図のピエゾ抵
抗によるブリッジ回路図、第３図１・ま第１図の加熱抵
抗によシ所定泥度にする加熱ａａ＊手段の一定温度回路
図、第４図は従来の半導体加速度センサの概要平面図、
第５図は第４図のピコーゾ抵抗によるブリッジ回路図で
ある。 ２３・・・半導体支持ばシＣ片持ばシ）、２３ａ・・・
溝部、２３ｂ−・・薄肉部、２４川ｉｐ、２５ａ〜２５
ｄ −ピエゾ抵抗、２６・・・加熱手段（加熱抵抗〕な
お、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
実施例を示す要部平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
のＩ−Ｉ線における断面図、第２図は第３図のピエゾ抵
抗によるブリッジ回路図、第３図１・ま第１図の加熱抵
抗によシ所定泥度にする加熱ａａ＊手段の一定温度回路
図、第４図は従来の半導体加速度センサの概要平面図、
第５図は第４図のピコーゾ抵抗によるブリッジ回路図で
ある。 ２３・・・半導体支持ばシＣ片持ばシ）、２３ａ・・・
溝部、２３ｂ−・・薄肉部、２４川ｉｐ、２５ａ〜２５
ｄ −ピエゾ抵抗、２６・・・加熱手段（加熱抵抗〕な
お、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 固定支持端近くの裏面部に溝部が形成されて上部が薄
肉部にされた半導体支持ばりと、上記薄肉部の表面に形
成されブリッジ回路に構成された複数のピエゾ抵抗とを
備えた半導体加速度センサにおいて、上記信号検出のた
めのピエゾ抵抗部付近に設けられ一定温度に加熱する加
熱手段を備えたことを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13309588A JPH01302772A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13309588A JPH01302772A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01302772A true JPH01302772A (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=15096721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13309588A Pending JPH01302772A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01302772A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002064478A1 (fr) * | 2001-02-09 | 2002-08-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de mesure de charge pour ascenseur |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6173382A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Fujikura Ltd | 半導体圧力センサの温度補償方法 |
| JPS6341080A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-22 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体加速度センサ |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP13309588A patent/JPH01302772A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6173382A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Fujikura Ltd | 半導体圧力センサの温度補償方法 |
| JPS6341080A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-22 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体加速度センサ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002064478A1 (fr) * | 2001-02-09 | 2002-08-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de mesure de charge pour ascenseur |
| US6860161B2 (en) | 2001-02-09 | 2005-03-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Weight detector for elevator |
| JP5225537B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2013-07-03 | 三菱電機株式会社 | エレベータの荷重検出装置 |
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