JPH0321839A - Force sensor - Google Patents

Force sensor

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Publication number
JPH0321839A
JPH0321839A JP1156619A JP15661989A JPH0321839A JP H0321839 A JPH0321839 A JP H0321839A JP 1156619 A JP1156619 A JP 1156619A JP 15661989 A JP15661989 A JP 15661989A JP H0321839 A JPH0321839 A JP H0321839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature compensation
sensitivity
resistance
substrate
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP1156619A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Takahashi
淳一 高橋
Hiroshi Yamazaki
博史 山崎
Hirotoshi Ekou
江孔 裕俊
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP1156619A priority Critical patent/JPH0321839A/en
Publication of JPH0321839A publication Critical patent/JPH0321839A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable the accurate temperature compensation of output sensitivity by a resistance for sensitivity temperature compensation by providing such a resistance insulating and separating means for sensitivity temperature compensation that the resistance for sensitivity temperature compensation is biased reverse electrically to a single-crystal substrate. CONSTITUTION:On the surface of an Si substrate 6 which is a single-crystal substrate, the resistance 10 for sensitivity compensation is formed, and on its surface, wiring patterns 171 and 17b are further formed across an insulating layer 16. A circuit 18 for sensitivity compensation consists of resistances Ra, Rb, and Rc connected in series, the patterns 17a and 17b are connected to the resistance Ra corresponding to the resistance 10, and a P-N diode 15 is formed between the resistance Ra and substrate 6. Then the composite resistance of the circuit 18 is connected between Vc and V02, so the temperature compensating resistance Ra is held at the potential between them and the resistance Ra is biased reverse to the substrate 6. Consequently, the accurate sensitivity and temperature compensation is enabled without any error.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば、ロボット用力覚センサ、マンマシン
インターフエイスとしての三次元入力装置、三次元荷重
測定装置等に利用される力覚センサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a force sensor used in, for example, a force sensor for a robot, a three-dimensional input device as a man-machine interface, a three-dimensional load measuring device, and the like.

従来の技術 まず,従来における力覚センサの全体構或の概略を第1
0図(a)(b)に基づいて説明する。起歪,体lはそ
の中心部が作用部2とされ、この作用部2の周囲は支持
部3とされている。前記作用部2は、肉厚の薄いダイヤ
フラム4からなっており、このダイヤフラム4の中心の
下方に向けて力伝達体5が形成されている。また、前記
起歪体1の前記ダイヤフラム4上には単結晶基板として
のSi基板6が接着固定されており、このSi基板6の
検出面7には各軸方向(X,Y,Z)の力の或分力を検
出する歪検出素子8が形成されている。この歪検出素子
8の形成された前記検出面7の周囲の歪不感部9(ハッ
チング部分)には、感度温度補償用抵抗10が形成され
ている。
Conventional technology First, we will explain the general structure of a conventional force sensor.
This will be explained based on FIGS. 0(a) and (b). The center of the strain body 1 is an acting portion 2, and the periphery of the acting portion 2 is a supporting portion 3. The acting portion 2 is composed of a thin diaphragm 4, and a force transmitting body 5 is formed downward from the center of the diaphragm 4. Further, a Si substrate 6 as a single crystal substrate is adhesively fixed on the diaphragm 4 of the strain-generating body 1, and a detection surface 7 of the Si substrate 6 has a diaphragm 4 in each axis direction (X, Y, Z). A strain detection element 8 is formed to detect a certain portion of the force. A sensitivity temperature compensation resistor 10 is formed in a strain-insensitive portion 9 (hatched portion) around the detection surface 7 on which the strain detection element 8 is formed.

ここで、特公昭59−41134号公報に開示されてい
る内容をもとにさらに検討してみる。第11図(a)は
Si基板6の表面状態を簡略化して示した平面図であり
、第11図(b)はその側面図を示したものである。ま
た、第12図は、歪検出素子8を接続して構成されたブ
リッジ回路l1と、この出力側に接続された2つのアン
プ12により構成される増幅回路13と、さらには、そ
の出力段に接続された感度温度補償用抵抗10を含めて
示す出力回路14の状態を示したものである。
Here, further consideration will be made based on the contents disclosed in Japanese Patent Publication No. 59-41134. FIG. 11(a) is a plan view showing a simplified surface state of the Si substrate 6, and FIG. 11(b) is a side view thereof. FIG. 12 also shows a bridge circuit 11 configured by connecting the distortion detection element 8, an amplifier circuit 13 configured by two amplifiers 12 connected to the output side, and furthermore, a bridge circuit 13 configured by connecting the distortion detection element 8, and an amplifier circuit 13 configured at the output stage. The state of the output circuit 14 including the connected sensitivity temperature compensation resistor 10 is shown.

この場合、歪検出素子8や、感度温度補償用抵抗10は
P型拡散抵抗よりなり、また、Si基板6はN型の基板
によりなっている。これにより、それらの抵抗とSi基
板6との間の境界部はPNダイオード15を形成した形
となっており、そのSi基板6側(7)P点の電位は、
約Vcc−0.6Vとなっている。
In this case, the strain detection element 8 and the sensitivity temperature compensation resistor 10 are made of P-type diffused resistors, and the Si substrate 6 is made of an N-type substrate. As a result, the boundary between these resistors and the Si substrate 6 forms a PN diode 15, and the potential at point P on the Si substrate 6 side (7) is
It is approximately Vcc-0.6V.

発明が解決しようとする課題 従って、この時、感度温度補償用抵抗10の電位がVc
c以下の電位にならないと、その感度温度補償用抵抗1
0とSi基板6との間が逆バイアス状態にならない。も
し、逆バイアスにならないと、感度温度補償用抵抗10
のP型領域からSi基板6のN型領域に順方向電流が流
れてしまいP型領域が正常な抵抗として働かなくなり、
その結果、センサ出力値の出力感度の温度補償を正確に
行うことができないという問題が生じる。また、第12
図に示すような回路構成では、感度温度補償用抵抗10
は出力端子Voに接続されており、この出力端子Voは
ブリッジ回路11の受ける歪量や、要求される出力レベ
ルによってVccより大きくなることもあり、常に感度
温度補償用抵抗10がSi基板6との間で逆バイアスに
保たれているとは限らず、これにより前述したような問
題が生じることになる。
Problem to be Solved by the Invention Therefore, at this time, the potential of the sensitivity temperature compensation resistor 10 is Vc.
If the potential does not reach c or less, the sensitivity temperature compensation resistor 1
0 and the Si substrate 6 are not in a reverse bias state. If reverse bias is not achieved, the sensitivity temperature compensation resistor 10
A forward current flows from the P-type region of the Si substrate 6 to the N-type region of the Si substrate 6, and the P-type region no longer functions as a normal resistor.
As a result, a problem arises in that temperature compensation of the output sensitivity of the sensor output value cannot be accurately performed. Also, the 12th
In the circuit configuration shown in the figure, the sensitivity temperature compensation resistor 10
is connected to the output terminal Vo, which may be larger than Vcc depending on the amount of distortion received by the bridge circuit 11 and the required output level, and the sensitivity temperature compensation resistor 10 is always connected to the Si substrate 6. A reverse bias is not always maintained between the two, and this causes the problem described above.

また、本出願人により特願昭63−99061号に力検
出装置として出願したものでは、第13図に示すように
、ブリッジ回路1lを構成する歪検出素子8と起歪体1
(第10図(a)を参照)との間に接続された4個のP
Nダイオード15は、−Vdの電圧により逆バイアスさ
れた形となっている。これにより、外部ノイズとして電
圧vhが接続されたような場合でもノイズ電流Inがそ
のPNダイオード15を介して起歪体l側がらSi基板
6側へ流れないようにすることによってノイズ対策を行
っている。
Furthermore, in a force detecting device filed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 63-99061, as shown in FIG.
(See Figure 10(a))
The N diode 15 is reverse biased by a voltage of -Vd. As a result, even when the voltage vh is connected as external noise, noise countermeasures are taken by preventing the noise current In from flowing from the strain body l side to the Si substrate 6 side via the PN diode 15. There is.

この場合、ブリッジ回路1丁を構成した歪検出素子8側
を負電位に保って測定を行っていることから、前述した
第12図に示すような回路と同様な回路構成をもってブ
リッジ回路11からの出力電圧を増幅、温度補償を行お
うとすると、感度温度補償用抵抗10を負電位側にバイ
アスしないとその感度温度補償用抵抗10とSi基板6
との間は逆バイアスされない。すなわち、出力電圧Vo
を負側の電圧にする必要がある。この場合、その出力電
圧Voは図示しない後段のA/D変換器等に入力される
が、しかし、通常の場合、そのようなA/D変換器は正
側の人力電圧しか対応することができないのが普通とな
っている。従って,このような回路(第12図参照)に
本出願人による力検出装置(第13図参照)を接続して
後段への出力信号の受け渡しを行おうとしても正確に行
うことができないという問題が生じる。
In this case, since the measurement is carried out by keeping the side of the strain detection element 8 that constitutes one bridge circuit at a negative potential, the circuit configuration similar to that shown in FIG. When trying to amplify the output voltage and perform temperature compensation, unless the sensitivity temperature compensation resistor 10 is biased to the negative potential side, the sensitivity temperature compensation resistor 10 and the Si substrate 6
There is no reverse bias between That is, the output voltage Vo
It is necessary to set the voltage to the negative side. In this case, the output voltage Vo is input to a subsequent A/D converter (not shown), but normally, such an A/D converter can only handle the positive human voltage. It has become common. Therefore, even if the applicant's force detection device (see Fig. 13) is connected to such a circuit (see Fig. 12) and an attempt is made to transfer the output signal to the subsequent stage, there is a problem that it cannot be done accurately. occurs.

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、本発明は
、中心部と周辺部とのいずれか一方を支持部とし他方を
作用部とする起歪体を設け、この起歪体の表面に機械的
変形により電気抵抗を変化させる歪検出素子及び感度温
度補償用抵抗の形成された単結晶基板が接着固定された
力覚センサにおいて、前記感度温度補償用抵抗が前記単
結晶基板に対して電気的に逆バイアス状態となる感度温
度補償用抵抗絶縁分離手段を設けた。
Means for Solving the Problems Therefore, in order to solve such problems, the present invention provides a strain-generating body in which one of the center part and the peripheral part is a support part and the other part is an action part, In a force sensor in which a single crystal substrate on which a strain detection element that changes electrical resistance by mechanical deformation and a sensitivity temperature compensation resistor are formed is adhesively fixed to the surface of the strain body, the sensitivity temperature compensation resistor is Sensitivity temperature compensation resistance insulation isolation means is provided which is electrically reverse biased with respect to the single crystal substrate.

作用 従って、感度温度補償用抵抗絶縁分離手段により感度温
度補償用抵抗を単結晶基板に対して電気的に逆バイアス
となるように設定することによって、感度温度補償用抵
抗の単結晶基板との境界部分における電流漏れをなくす
ことができ、これにより感度温度補償用抵抗による出力
感度の温度補償を正確に行うことができる。
Therefore, by setting the sensitivity temperature compensation resistor to be electrically reverse biased with respect to the single crystal substrate by the sensitivity temperature compensation resistor insulation separation means, the boundary between the sensitivity temperature compensation resistor and the single crystal substrate is set. Current leakage in the parts can be eliminated, and as a result, the output sensitivity can be accurately temperature compensated by the sensitivity temperature compensation resistor.

実施例 本発明の第一の実施例を第1図ないし第3図に基づいて
説明する。なお、力覚センサの全体構成については従来
技術(第10図(a)(b)を参照)で述べたのでその
説明は省略し、その同一部分については同一符号を用い
る。
Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The overall configuration of the force sensor has been described in the prior art (see FIGS. 10(a) and 10(b)), so a description thereof will be omitted, and the same parts will be denoted by the same reference numerals.

まず、第2図において、単結晶基板としてのSi基板6
の表面には感度温度補償用抵抗10が形成されており、
さらにその表面には絶縁層16を介して、配線パターン
17a、17bが形成されている。この場合、Si基板
6はN型(以下、N型Si基板と呼ぶ)特性をもつ材料
よりなり、感度温度補償用抵抗10はP型拡散抵抗より
なっている。また、第1図は、本発明に係る感度温度補
償用抵抗絶縁分離手段としての感度温度補償用回路■8
を含めたセンサ出力検出回路の全体構成を示す回路図を
示したものである。
First, in FIG. 2, a Si substrate 6 as a single crystal substrate
A sensitivity temperature compensation resistor 10 is formed on the surface of the
Furthermore, wiring patterns 17a and 17b are formed on the surface with an insulating layer 16 in between. In this case, the Si substrate 6 is made of a material having N-type (hereinafter referred to as N-type Si substrate) characteristics, and the sensitivity temperature compensation resistor 10 is made of a P-type diffused resistor. In addition, FIG. 1 shows a sensitivity temperature compensation circuit 8 as a resistance insulation separation means for sensitivity temperature compensation according to the present invention.
1 is a circuit diagram showing the overall configuration of a sensor output detection circuit including.

そこで、今、第I図の感度温度補償用回路18と対応す
る第2図の部分についてみてみる。感度温度補償用回路
18は、抵抗Ra,Rb.Rcを直並列に接続すること
により構成されており、これら3つの合成抵抗値をRt
とする。この時、感度温度補償用抵抗10はRaに相当
し、このRaの両端には配線パターン17a,17bが
接続されている。また、P型拡散抵抗であるRaとN型
Si基板6との間には、PNダイオード15が形成され
ている。
Now, let's take a look at the portion of FIG. 2 that corresponds to the sensitivity temperature compensation circuit 18 of FIG. The sensitivity temperature compensation circuit 18 includes resistors Ra, Rb. It is constructed by connecting Rc in series and parallel, and the combined resistance value of these three is Rt.
shall be. At this time, the sensitivity temperature compensation resistor 10 corresponds to Ra, and wiring patterns 17a and 17b are connected to both ends of Ra. Further, a PN diode 15 is formed between Ra, which is a P-type diffused resistor, and the N-type Si substrate 6.

以下、この第1図の回路の全体構成について説明する。The overall configuration of the circuit shown in FIG. 1 will be described below.

歪検出素子8により構成されるブリッジ回路11は、ブ
リッジ励起電圧−Vdにより励起されており、この出力
側の信号線1 9 a,  1 9 bにおける電位は
、約一Vd/2 (V)になっている。このブリッジ回
路11は初段アンブ20に接続されており、これにより
信号線19a,19bからのセンサ出力のインピーダン
ス変換及び増幅を行っている。今、信号fil9a,1
9bのそれぞれの電圧をVa,Vbとし、初段アンプ2
0のアンプ21.22のそれぞれの出力電圧をV.1,
■。2とすると、 また、実際に数値を代入すると、各電圧値は、−Vd=
−6Vの時、Va,VbはーVd/2=−3Vを中心に
歪を受けたとき、せいぜい±50mV程度しか変化しな
い。すなわち、Va、vb=−2.95〜−3.05V
の範囲にある。
The bridge circuit 11 constituted by the strain detection element 8 is excited by a bridge excitation voltage -Vd, and the potential at the output side signal lines 1 9 a, 1 9 b is approximately 1 Vd/2 (V). It has become. This bridge circuit 11 is connected to the first stage amplifier 20, thereby performing impedance conversion and amplification of the sensor outputs from the signal lines 19a and 19b. Now signal fil9a,1
Let the respective voltages of 9b be Va and Vb, and the first stage amplifier 2
The respective output voltages of the amplifiers 21 and 22 at V. 1,
■. 2, and when actually substituting numerical values, each voltage value is -Vd=
At -6V, when Va and Vb are subjected to strain around -Vd/2=-3V, they change by only about ±50mV at most. That is, Va, vb=-2.95 to -3.05V
within the range of

また、初段アンプ20のゲインGを、 とすると、 R, R, =4.5 R2 となる。Also, the gain G of the first stage amplifier 20 is Then, R, R, =4.5 R2 becomes.

Va=−3.05V,Vb=−2.95Vとすると、V
,,=−3,05X5.5−4.5 (−2.95)=
−3.5V ■。,=−2.9 5X5.5−4.5 (−3.0 
5)=−2.5V その後、これら出力電圧V o++ Vexは、第二段
アンプ23に人力される。この第二段アンプ23には、
本発明に係る感度温度補償用回路18が接続されており
、その出力電圧Vcは、 K3 ただし、Rt/R,ξ1とすると、 Vc=−2.5+1−(−2.5 −(−3.5)1=
− 1.5V となる。また、この時、アンプ24の反転入力端電圧■
一は■やとほぼ等しく、■やは■。2とほぼ等しい。
If Va=-3.05V, Vb=-2.95V, V
,,=-3,05X5.5-4.5 (-2.95)=
-3.5V ■. ,=-2.9 5X5.5-4.5 (-3.0
5) = -2.5V Thereafter, these output voltages V o++ Vex are manually inputted to the second stage amplifier 23 . This second stage amplifier 23 has
The sensitivity temperature compensation circuit 18 according to the present invention is connected, and its output voltage Vc is K3. However, if Rt/R, ξ1, then Vc=-2.5+1-(-2.5-(-3. 5) 1=
-1.5V. Also, at this time, the inverting input terminal voltage of the amplifier 24 is
One is almost equal to ■ya, and ■ya is ■. Almost equal to 2.

この時、感度温度補償用回路18の抵抗Ra、Rb.R
cの合成抵抗Rtは、−1.5V となるVcと−2.
5V となるV..との間に接続されているので、温度
補償用抵抗Raの電位も当然この間の電位になっている
。従って、RaはN型Si基板6に対して逆バイアス状
態になっているため、これにより誤差を含むことなく正
常な感度温度補償を行うことができる。
At this time, the resistances Ra, Rb. R
The combined resistance Rt of Vc and -2.c is -1.5V.
V. which becomes 5V. .. Since the temperature compensating resistor Ra is connected between the two, the potential of the temperature compensating resistor Ra is naturally at a potential between these. Therefore, since Ra is in a reverse bias state with respect to the N-type Si substrate 6, normal sensitivity temperature compensation can be performed without including an error.

また、Va=−2.95V,Vb=−3.05Vの時に
は、V0,=−2.5V、V,,=−3.5V、Vc=
−4.5V となり、温度補償用抵抗Raの,電位は−
3.5V〜−4.5Vの間にある。従って、この場合に
も上述した場合と同様に、RaはN型Si基板6に対し
て逆バイアス状態になり正常な感度温度補償を行うこと
ができる。
Also, when Va=-2.95V, Vb=-3.05V, V0,=-2.5V, V,,=-3.5V, Vc=
-4.5V, and the potential of temperature compensation resistor Ra is -
It is between 3.5V and -4.5V. Therefore, in this case as well, as in the case described above, Ra is in a reverse bias state with respect to the N-type Si substrate 6, and normal sensitivity temperature compensation can be performed.

その後、■.2、Vcの出力を最終の第三段アンプ25
により差動増幅すれば、出力電圧■0は、R. Vo =       (VC   V62)R, となり、これによりVoにはVa−Vbに比例した出力
が表われる。この場合、R,/R,=5とすれば、■○
には±5■の出力が表われる。
After that, ■. 2. The output of Vc is sent to the final third stage amplifier 25
If differential amplification is performed by R. Vo = (VC V62)R, As a result, an output proportional to Va-Vb appears in Vo. In this case, if R, /R, = 5, ■○
An output of ±5■ appears.

また、Voを図示しないA/D変換器に入力せず直読す
るような場合は、力覚センサの力伝達体5の作用点に力
が作用していない時の出力が0■になるのでそのまま使
用する。しかし、■0をA/D変換器に人力する場合は
、信号レベルが正側にある必要があるので、この時には
第3図に示すように、第三段アンプ25に基準電圧印加
回路26を印加する手段を設ければよい。
In addition, when reading Vo directly without inputting it to an A/D converter (not shown), the output when no force is acting on the point of application of the force transmitting body 5 of the force sensor is 0■, so it can be read as is. use. However, when applying ■0 manually to the A/D converter, the signal level needs to be on the positive side, so in this case, as shown in FIG. It is sufficient to provide a means for applying the voltage.

さらに、第4図に示すように、ブリッジ回路11の出力
インピーダンスが十分低< (100Ω以下)、インピ
ーダンス変換する必要がなければ、第1図の初段アンプ
20を取り除き、ブリッジ回路l1から得られた出力V
a,Vbを温度補償段となる第二段アンプ23に直接人
力させるようにしてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 4, if the output impedance of the bridge circuit 11 is sufficiently low < (100Ω or less) and there is no need for impedance conversion, the first stage amplifier 20 in FIG. Output V
a and Vb may be manually input directly to the second stage amplifier 23 serving as a temperature compensation stage.

次に、本発明の第二の実施例を第5図に基づいて説明す
る。なお、第一の実施例(第l図参照)と同一部分につ
いての説明は省略し、同一部分については同一符号を用
いる。本発明に係る感度温度補償用抵抗絶縁分離手段と
しての基準電源発生回路27は、その出力側が感度温度
補償回路を構成する第二段アンプ23のアンプ24の正
側端子に接続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. Note that the description of the same parts as in the first embodiment (see FIG. 1) will be omitted, and the same parts will be denoted by the same reference numerals. The output side of the reference power generation circuit 27 as a resistance insulation separation means for sensitivity temperature compensation according to the present invention is connected to the positive side terminal of the amplifier 24 of the second stage amplifier 23 constituting the sensitivity temperature compensation circuit.

この場合、ブリッジ回路1lが受ける歪に対して出力電
圧Voが最も正側に大きくなった時に、その値がV o
 ) Oとならないように負側の基準電圧(−Vb)を
印加するようにする。従って、このような条件を満たす
負電圧を印加することによって、温度補償用抵抗Raは
N型Si基板6に対して常に逆バイアスされた形となり
、これにより感度温度補償を正確に行うことができる。
In this case, when the output voltage Vo becomes the most positive side with respect to the distortion that the bridge circuit 1l receives, the value becomes Vo
) Apply a negative reference voltage (-Vb) so as not to become O. Therefore, by applying a negative voltage that satisfies these conditions, the temperature compensation resistor Ra is always reverse biased with respect to the N-type Si substrate 6, thereby making it possible to accurately perform sensitivity temperature compensation. .

次に、本発明の第三の実施例を第6図及び第7図に基づ
いて説明する。N型Si基板6中には、P−well2
8が形成されている。このP−well28は、N型S
i基板6に対してーVdにより逆バイアスされた状態に
なっている。これにより、感度温度補償用抵抗絶縁分離
手段としての感度温度補償用回路29が構成された形と
なっている。また、P−wel128の内側には、N型
の拡散抵抗である感度温度補償用抵抗10が形成されて
いる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 6 and 7. In the N-type Si substrate 6, there is a P-well 2.
8 is formed. This P-well 28 is an N type S
It is in a state where it is reverse biased with -Vd with respect to the i-substrate 6. As a result, a sensitivity temperature compensation circuit 29 is configured as a resistance insulation separation means for sensitivity temperature compensation. Further, inside the P-well 128, a sensitivity temperature compensation resistor 10, which is an N-type diffused resistor, is formed.

このように本実施例では、P−well28とN型Si
基板6との間では逆バイアスされた状態になっているた
め、感度温度補償用抵抗10はN型Si基板6に対して
完全にアイソレーションされた形となっている。また、
P−well28の電位はーVdに設定されているため
、感度温度補償用抵抗10の電位がそのーVdよりも大
きな正側にあれば、その感度温度補償用抵抗10とP−
wel128とはアイソレーションされた形となる。従
って,感度温度補償用抵抗10とN型Si基板6とはア
イソレーションされた形となり、これにより感度温度補
償を正確に行うことができる。
In this example, the P-well 28 and the N-type Si
Since it is in a reverse biased state with respect to the substrate 6, the sensitivity temperature compensation resistor 10 is completely isolated from the N-type Si substrate 6. Also,
Since the potential of the P-well 28 is set to -Vd, if the potential of the sensitivity temperature compensation resistor 10 is on the positive side larger than -Vd, the sensitivity temperature compensation resistor 10 and P-
It is isolated from the wel 128. Therefore, the sensitivity temperature compensation resistor 10 and the N-type Si substrate 6 are isolated from each other, so that sensitivity temperature compensation can be performed accurately.

また、上述した実施例(第6図参照)では、P−wel
128を逆バイアスする電源にーVdを用いたが、この
他に、第8図及び第9図に示すように、別電源一Vdw
を設けるようにしてもよい。
In addition, in the above-mentioned embodiment (see FIG. 6), P-wel
-Vd was used as the power supply for reverse biasing 128, but in addition to this, as shown in Figs. 8 and 9, another power supply -Vdw was used.
may be provided.

本実施例の場合、N型拡散抵抗を感度温度補償用抵抗1
0として用いているが、N型SiもP型Siと同様な抵
抗値温度特性(温度が高いと抵抗値が大きくなる)をも
っているので問題なく補償用抵抗として用いることがで
きる。なお、これまで述べた各実施例において、P型、
N型、電圧源の極性をすべて逆にして使用してもよい。
In the case of this embodiment, the N-type diffused resistor is used as the sensitivity temperature compensation resistor 1.
Although N-type Si has the same resistance temperature characteristics as P-type Si (the higher the temperature, the higher the resistance value), it can be used as a compensating resistor without any problems. In addition, in each of the embodiments described so far, P type,
N-type, all polarities of the voltage sources may be reversed.

発明の効果 本発明は、感度温度補償用抵抗絶縁分離手段により感度
温度補償用抵抗を単結晶基板に対して電気的に逆バイア
スとなるように設定することによって、感度温度補償用
抵抗の単結晶基板との境界部分における電流漏れをなく
すことができ、これにより、感度温度補償用抵抗による
出力感度の温度補償を広範囲な出力レベルに渡って正確
に行うことができるものである。
Effects of the Invention The present invention provides a single-crystal structure of the sensitivity-temperature compensation resistor by setting the sensitivity-temperature compensation resistor to be electrically reverse biased with respect to the single-crystal substrate by the sensitivity-temperature compensation resistor insulation separation means. Current leakage at the boundary with the substrate can be eliminated, and as a result, temperature compensation of output sensitivity can be performed accurately over a wide range of output levels by the sensitivity temperature compensation resistor.

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

第1図は本発明の第一の実施例を示す回路図、第2図は
その感度温度補償用抵抗絶縁分離手段の部分を立体的に
構成した場合における縦断側面図、第3図は第1図の最
終出力段に基準電圧付加回路を加えて示す回路図、第4
図は第1図における初段アンプの構成を省略して示す回
路図、第5図は本発明の第二の実施例を示す回路図、第
6図は本発明の第三の実施例を示す回路図、第7図はそ
の回路を立体的に構成した場合における縦断側面図、第
8図は第6図の他の実施例を示す回路図、第9図はその
回路を立体的に構成した場合における縦断側面図、第1
0図(a)は従来における力覚センサの構成を示す平面
図、第10図(b)はその縦断側面図、第11図(a)
は他の従来例における単結晶基板の平面図、第11図(
b)はその縦断側面図、第12図は第11図(a)の単
結晶基板を用いた場合における従来の回路構成を示す回
路図、第13図は従来における単結晶基板と起歪体との
間の絶縁遮断機構を示す回路図である。 2・・・作用部、3・・・支持部、4・・・起歪体、6
・・単結晶基板、8・・・歪検出素子、9・・・歪不感
部、1o・・・感度温度補償用抵抗、18,27.29
・・・感度温度補償用抵抗絶縁分離手段 出 願 人    株式会社 リ コ 1 6 図 3 7財 1 5図 1コO 逸 ,%」」 図 (a) (b) 6 ○ ,% ,IZ逼 3コ3図 」5
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional side view of the sensitivity temperature compensation resistance insulation and isolation means in a three-dimensional configuration, and FIG. 3 is a circuit diagram showing the first embodiment of the present invention. Circuit diagram showing the final output stage plus a reference voltage addition circuit, No. 4
The figure is a circuit diagram showing the configuration of the first stage amplifier in FIG. 1 with the structure omitted, FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. Figure 7 is a longitudinal cross-sectional side view of the circuit when it is configured three-dimensionally, Figure 8 is a circuit diagram showing another embodiment of Figure 6, and Figure 9 is a case where the circuit is configured three-dimensionally. Longitudinal side view, 1st
Figure 0(a) is a plan view showing the configuration of a conventional force sensor, Figure 10(b) is a vertical side view thereof, and Figure 11(a).
is a plan view of a single crystal substrate in another conventional example, FIG.
b) is a longitudinal sectional side view thereof, FIG. 12 is a circuit diagram showing a conventional circuit configuration when the single crystal substrate of FIG. 11(a) is used, and FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing an insulation breaking mechanism between 2... Action part, 3... Support part, 4... Strain body, 6
...Single crystal substrate, 8...Strain detection element, 9...Strain insensitive part, 1o...Resistance for sensitivity temperature compensation, 18, 27.29
... Resistance insulation separation means for sensitivity temperature compensation Applicant Rico Co., Ltd. 1 6 Fig. 3 7 goods 1 5 Fig. 1 Ko 〼, %'' Fig. (a) (b) 6 〇 , % , IZ〼3 Figure 3" 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  中心部と周辺部のいずれか一方を支持部とし他方を作
用部とする起歪体を設け、この起歪体の表面に機械的変
形により電気抵抗を変化させる歪検出素子及び感度温度
補償用抵抗の形成された単結晶基板が接着固定された力
覚センサにおいて、前記感度温度補償用抵抗が前記単結
晶基板に対して電気的に逆バイアス状態となる感度温度
補償用抵抗絶縁分離手段を設けたことを特徴とする力覚
センサ。
A strain-generating body is provided with one of the center and peripheral portions as a supporting portion and the other as an acting portion, and a strain detection element and a sensitivity temperature compensation resistor are provided on the surface of the strain-generating body to change electrical resistance by mechanical deformation. A force sensor having a single-crystal substrate formed thereon bonded and fixed thereto is provided with a sensitivity-temperature-compensating resistor insulating and separating means in which the sensitivity-temperature compensating resistor is electrically reverse biased with respect to the single-crystal substrate. A force sensor characterized by:
JP1156619A 1989-06-19 1989-06-19 Force sensor Pending JPH0321839A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002328420A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Sony Corp Photographing device and operating switch

Cited By (2)

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