JPH0412236A - 歪抵抗装置 - Google Patents
歪抵抗装置Info
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- JPH0412236A JPH0412236A JP11448190A JP11448190A JPH0412236A JP H0412236 A JPH0412236 A JP H0412236A JP 11448190 A JP11448190 A JP 11448190A JP 11448190 A JP11448190 A JP 11448190A JP H0412236 A JPH0412236 A JP H0412236A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
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）
本発明は圧力センサ、その他機械的歪みを検出するのに
使用される歪抵抗装置に関するものである。
使用される歪抵抗装置に関するものである。
（従来の技術）
歪抵抗装置は抵抗体に加わる歪りによって生ずる抵抗値
の変化を検出するもので、ダイヤフラム。
の変化を検出するもので、ダイヤフラム。
片持・＼り等の歪みを検出でさる個所に装着して圧力せ
・す、加速度センサ、歪３１等に川（、・ろものである
。具体的ζ乙は低抗体沓ｐ型若しくｊまｎ型半導体で形
成し、被測定対象の変化が半導体型抵抗体を設番プでい
る基材の物理的変化となり、これに伴って前記半導体型
抵抗体に圧縮若しくは引張りの応力が加わり、ｐ型半導
体の場合は引張応力が作用すると抵抗が増加し、圧縮応
力では逆に減少し、ｎ型半導体の場合は逆に引張応力で
抵抗増加、圧縮応力で抵抗増加が認められるので、その
抵抗の変化量に基づいて基材の物理的変化量を検出する
ものである（特開昭８２−２９１０７３号公報）。
・す、加速度センサ、歪３１等に川（、・ろものである
。具体的ζ乙は低抗体沓ｐ型若しくｊまｎ型半導体で形
成し、被測定対象の変化が半導体型抵抗体を設番プでい
る基材の物理的変化となり、これに伴って前記半導体型
抵抗体に圧縮若しくは引張りの応力が加わり、ｐ型半導
体の場合は引張応力が作用すると抵抗が増加し、圧縮応
力では逆に減少し、ｎ型半導体の場合は逆に引張応力で
抵抗増加、圧縮応力で抵抗増加が認められるので、その
抵抗の変化量に基づいて基材の物理的変化量を検出する
ものである（特開昭８２−２９１０７３号公報）。
具体的には金属製ダイヤフラムの膜部上面にＳ、０□絶
縁被膜を形成しくｐ−ｃｖｎ） 、次に絶縁被膜上に不
純物をドーピングしたポリシリコン膜を形成し、抵抗体
の所定位置即ちダイヤフラムの一方向変化で圧縮応力が
加わる個所と引張応力が加わる個所に各々二個（全部で
四個）の抵抗体が配置されるようにエツチング処理を行
い、更にＡｕ配線（電子ビーム蒸着）によって異なる応
力が加わる抵抗体が互いに接続するように抵抗体四個を
フルブリッジ接続し、ブリッジ端子を各々入力電圧端子
及び出力電圧端子とし、出力電圧の変化によって歪の大
きさに基づく圧力を検出するセンサが知られている。ま
た片持へり状の可撓体の表面に歪（発明が解決しようと
する課題） 前記の歪抵抗装置の抵抗体をシリコン膜で形成した場合
、シリコン膜に対する不純物のドーピング量によって抵
抗体の抵抗温度係数（ＴＣＲ）及び歪抵抗変化率の温度
係数（ＴＣＫ）は第４図に示すように変化し、両者は一
致しない。このため温度変化によってセンサ出力が影響
を受けないように、ＴＣＲ及びＴＣＫが両者共零に近い
歪抵抗体は実現できない。そこてケージ率（歪抵抗変化
率）をある程−度大きくするとＴＣＫは負となり、仮り
にＴＣＲを零としたとしても、センサの感度の温度特性
は負となる。このため圧力センサ等には温度補償を行う
抵抗を備えた外部回路を付設してなるものである。しか
しこの外部回路の存在によって装置の小型化が阻害され
ている。
縁被膜を形成しくｐ−ｃｖｎ） 、次に絶縁被膜上に不
純物をドーピングしたポリシリコン膜を形成し、抵抗体
の所定位置即ちダイヤフラムの一方向変化で圧縮応力が
加わる個所と引張応力が加わる個所に各々二個（全部で
四個）の抵抗体が配置されるようにエツチング処理を行
い、更にＡｕ配線（電子ビーム蒸着）によって異なる応
力が加わる抵抗体が互いに接続するように抵抗体四個を
フルブリッジ接続し、ブリッジ端子を各々入力電圧端子
及び出力電圧端子とし、出力電圧の変化によって歪の大
きさに基づく圧力を検出するセンサが知られている。ま
た片持へり状の可撓体の表面に歪（発明が解決しようと
する課題） 前記の歪抵抗装置の抵抗体をシリコン膜で形成した場合
、シリコン膜に対する不純物のドーピング量によって抵
抗体の抵抗温度係数（ＴＣＲ）及び歪抵抗変化率の温度
係数（ＴＣＫ）は第４図に示すように変化し、両者は一
致しない。このため温度変化によってセンサ出力が影響
を受けないように、ＴＣＲ及びＴＣＫが両者共零に近い
歪抵抗体は実現できない。そこてケージ率（歪抵抗変化
率）をある程−度大きくするとＴＣＫは負となり、仮り
にＴＣＲを零としたとしても、センサの感度の温度特性
は負となる。このため圧力センサ等には温度補償を行う
抵抗を備えた外部回路を付設してなるものである。しか
しこの外部回路の存在によって装置の小型化が阻害され
ている。
本発明は歪抵抗装置に於て、特に前記した温度補償抵抗
の問題を解決し、装置の小型化達成を目的とするもので
ある。
の問題を解決し、装置の小型化達成を目的とするもので
ある。
（課題を解決するための手段）
本発明に係る歪抵抗装置は、子基板上の所定位置に歪抵
抗体を設けると共に、同一基板上に於ける弁子個所に温
度補償用抵抗体を付設してなることを特徴とするもので
ある。更に前記の装置において、歪抵抗体にフルブリッ
ジ接続した４個の抵抗体でその各抵抗値がＲ２抵抗温度
係数が零、歪抵抗変化率の温度係数がβである材質のも
のを選択すると共に、温度補償用抵抗体の抵抗値（基準
温度時）がｒで、その抵抗温度係数をδとした場合、 ＝３ 式・ δ／β−（Ｒ＋ｒ）／ｒ を満足する抵抗体を前記温度補償用抵抗体に用いたこと
を特徴とするものである。
抗体を設けると共に、同一基板上に於ける弁子個所に温
度補償用抵抗体を付設してなることを特徴とするもので
ある。更に前記の装置において、歪抵抗体にフルブリッ
ジ接続した４個の抵抗体でその各抵抗値がＲ２抵抗温度
係数が零、歪抵抗変化率の温度係数がβである材質のも
のを選択すると共に、温度補償用抵抗体の抵抗値（基準
温度時）がｒで、その抵抗温度係数をδとした場合、 ＝３ 式・ δ／β−（Ｒ＋ｒ）／ｒ を満足する抵抗体を前記温度補償用抵抗体に用いたこと
を特徴とするものである。
（作 用）
歪抵抗体が応力を受けその抵抗値の変化を検出すること
で、歪抵抗体が受けた応力を測定するものであるが、歪
抵抗体は温度によって抵抗値、及びケージ率が変化する
ので、この温度補償用の抵抗を歪抵抗体と同一基板の歪
の生じない個所に設けると、特に外部回路を必要としな
く、装置全体が小型化される。
で、歪抵抗体が受けた応力を測定するものであるが、歪
抵抗体は温度によって抵抗値、及びケージ率が変化する
ので、この温度補償用の抵抗を歪抵抗体と同一基板の歪
の生じない個所に設けると、特に外部回路を必要としな
く、装置全体が小型化される。
特に第３図に示すように歪抵抗体ａ（応力を受けると抵
抗値はＲ工ΔＲの変化をなす）をフルブリッジ接続し、
補償抵抗ｂ（抵抗値ｒ）をブリッジと直列に接続し、外
部電圧Ｅを印加し、ブリッジ接続部間から歪電圧Ｖ。ｕ
ｔを検出すると歪量εの場合 Ｖ 。、、＝ Ｋ ＃ε−Ｅ −Ｒ／（Ｒ＋ｒ １−（
ｌｌＫ：ケージ率、ε：歪量 が成立する。歪抵抗体ａにＴＣＲ＝０の材料を用い、そ
の場合のＴＣＫがβであるとする。そこで補償抵抗すの
温度係数なδとすると（１）式はに０： ０℃における
ケージ率 が成立する。
抗値はＲ工ΔＲの変化をなす）をフルブリッジ接続し、
補償抵抗ｂ（抵抗値ｒ）をブリッジと直列に接続し、外
部電圧Ｅを印加し、ブリッジ接続部間から歪電圧Ｖ。ｕ
ｔを検出すると歪量εの場合 Ｖ 。、、＝ Ｋ ＃ε−Ｅ −Ｒ／（Ｒ＋ｒ １−（
ｌｌＫ：ケージ率、ε：歪量 が成立する。歪抵抗体ａにＴＣＲ＝０の材料を用い、そ
の場合のＴＣＫがβであるとする。そこで補償抵抗すの
温度係数なδとすると（１）式はに０： ０℃における
ケージ率 が成立する。
（２）式より温度に対する偏微分？ＪＶ ｏｕ ＋／
ａ ｔ＝ ０を求めると δ／β −（Ｒ＋ｒ）／ｒ ・・（３）が成立する。
ａ ｔ＝ ０を求めると δ／β −（Ｒ＋ｒ）／ｒ ・・（３）が成立する。
即ち（３）式によって補償抵抗すの抵抗値及びその温度
係数を定めると歪電圧は理論上温度の影響な受ないこと
となる。
係数を定めると歪電圧は理論上温度の影響な受ないこと
となる。
（実施例）
次に本発明の実施例について説明する。
本発明に係る歪抵抗装置は、従来のものと同様に枠部１
の上面に基板２を形成したダイヤフラムを用意し、前記
基板２の表面に絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に歪抵抗
体４及び補償用抵抗体５を設けるもので、絶縁膜３はＳ
ｉＯ□、 Ｓｉ、Ｎ４等で気相成長、その他常法の手段
で形成する。次に前記絶縁膜３上に抵抗体４，５を形成
するものであるが、歪抵抗体４は基板２上の歪応力を受
ける個所に、また補償用抵抗体５は枠部１の上方の歪応
力を受けない個所に設けるもので、絶縁膜３の表面にＰ
−ＣＶＤその他の手段で、アモルファスシリコン膜を形
成し、補償用抵抗体５の形成個所をマスキングした後、
不純物のドーピングを行って半導体膜を形成する 。前
記のドーピングは第４図に示すＴＣＲが零となるドーピ
ング濃度とする。次に前記マスキングを除去すると共に
前記ドーピング終了個所にマスキングを行い、補償用抵
抗体５の形成のためのドーピングを行う。次に所定のフ
ォトエッヂングを行って絶縁膜上にそれぞれ歪抵抗体４
及び補償用抵抗体５を形成し、金属蒸着によって所定の
リード電極６を形成する。尚前記補償用抵抗体５のドー
ピング及びエツチングに際しては、δ／β−（Ｒ＋ ｒ
） ／ ｒ −−（３１δ補償用抵抗のＴＣＲ，β°
歪抵抗体のＴＣＲＲ歪抵抗体の抵抗値（０℃基準） 補償用抵抗の抵抗値（０℃基準） （３）式が満足するように予め定めておく。
の上面に基板２を形成したダイヤフラムを用意し、前記
基板２の表面に絶縁膜３を形成し、絶縁膜３上に歪抵抗
体４及び補償用抵抗体５を設けるもので、絶縁膜３はＳ
ｉＯ□、 Ｓｉ、Ｎ４等で気相成長、その他常法の手段
で形成する。次に前記絶縁膜３上に抵抗体４，５を形成
するものであるが、歪抵抗体４は基板２上の歪応力を受
ける個所に、また補償用抵抗体５は枠部１の上方の歪応
力を受けない個所に設けるもので、絶縁膜３の表面にＰ
−ＣＶＤその他の手段で、アモルファスシリコン膜を形
成し、補償用抵抗体５の形成個所をマスキングした後、
不純物のドーピングを行って半導体膜を形成する 。前
記のドーピングは第４図に示すＴＣＲが零となるドーピ
ング濃度とする。次に前記マスキングを除去すると共に
前記ドーピング終了個所にマスキングを行い、補償用抵
抗体５の形成のためのドーピングを行う。次に所定のフ
ォトエッヂングを行って絶縁膜上にそれぞれ歪抵抗体４
及び補償用抵抗体５を形成し、金属蒸着によって所定の
リード電極６を形成する。尚前記補償用抵抗体５のドー
ピング及びエツチングに際しては、δ／β−（Ｒ＋ ｒ
） ／ ｒ −−（３１δ補償用抵抗のＴＣＲ，β°
歪抵抗体のＴＣＲＲ歪抵抗体の抵抗値（０℃基準） 補償用抵抗の抵抗値（０℃基準） （３）式が満足するように予め定めておく。
而して前記の歪抵抗装置を用いると、センサとしての精
度において温度変化の影響を少なくすることができるも
のである。例えばＴＣＲ，＝０となる歪抵抗体で形成し
たセンサを用いた場合、センサの温度影響はＴＣＫのみ
てＴＣ，に： βφ０．１％／ｄｅｇであるが、歪抵抗
体４の抵抗値Ｒを５にΩとし、また補償用抵抗体５の抵
抗値ｒを５００Ωとし、補償用抵抗体５の温度係数δを δ＝β−ｒ ／（Ｒ＋ｒ ）−０，００５１とすると、
の計算結果が得られ、実用上温度範囲（２０℃〜１００
℃）における装置の感度の温度係数が約０．０６％／
ｄｅｇとなり、補償用抵抗体を備えないもの約半分とな
るものである。
度において温度変化の影響を少なくすることができるも
のである。例えばＴＣＲ，＝０となる歪抵抗体で形成し
たセンサを用いた場合、センサの温度影響はＴＣＫのみ
てＴＣ，に： βφ０．１％／ｄｅｇであるが、歪抵抗
体４の抵抗値Ｒを５にΩとし、また補償用抵抗体５の抵
抗値ｒを５００Ωとし、補償用抵抗体５の温度係数δを δ＝β−ｒ ／（Ｒ＋ｒ ）−０，００５１とすると、
の計算結果が得られ、実用上温度範囲（２０℃〜１００
℃）における装置の感度の温度係数が約０．０６％／
ｄｅｇとなり、補償用抵抗体を備えないもの約半分とな
るものである。
尚歪抵抗体４及び補償用抵抗体５の形成手段並一
びに材質は前記実施例に限定されるものではなく、例え
ば抵抗体４，５にはポリシリコン抵抗を用いても良い。
ば抵抗体４，５にはポリシリコン抵抗を用いても良い。
（発明の効果）
本発明は以上のように歪抵抗装置において、歪抵抗体形
成基板の弁子個所に補償用抵抗体を設けてなるものであ
るから、補償用抵抗を備えた外部回路を設ける必要がな
く装置の小型化が達成される。また歪抵抗体及び補償用
抵抗体を所定の条件のものを用いる乙とによって装置の
感度に対する外部温度の影響を減少せしめてなるもので
ある。
成基板の弁子個所に補償用抵抗体を設けてなるものであ
るから、補償用抵抗を備えた外部回路を設ける必要がな
く装置の小型化が達成される。また歪抵抗体及び補償用
抵抗体を所定の条件のものを用いる乙とによって装置の
感度に対する外部温度の影響を減少せしめてなるもので
ある。
第１図は本発明装置の実施例の斜視図、第２図は同断面
図、第３図は同回路図、第４図は抵抗対の温度特性グラ
フである。 ５は補償用抵抗体 ６はリード電極
図、第３図は同回路図、第４図は抵抗対の温度特性グラ
フである。 ５は補償用抵抗体 ６はリード電極
Claims (2)
- （１）歪基板上の所定位置に歪抵抗体を設けると共に、
同一基板上に於ける非歪個所に温度補償用抵抗体を付設
してなることを特徴とする歪抵抗装置。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の歪抵抗体にフルブリ
ッジ接続した４個の抵抗体でその各抵抗値がＲ、抵抗温
度係数が零、歪抵抗変化率の温度係数がβである材質の
ものを選択すると共に、温度補償用抵抗体の抵抗値（基
準温度時）がｒで、その抵抗温度係数をδとした場合、 式・・・・・・δ／β＝（Ｒ＋ｒ）／ｒ を満足する抵抗体を前記温度補償用抵抗体に用いたこと
を特徴とする歪抵抗装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11448190A JPH0412236A (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 歪抵抗装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11448190A JPH0412236A (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 歪抵抗装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412236A true JPH0412236A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14638825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11448190A Pending JPH0412236A (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | 歪抵抗装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0412236A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000515623A (ja) * | 1995-12-04 | 2000-11-21 | ソシエテ・ナシオナル・デテユード・エ・ドウ・コンストリユクシオン・ドウ・モトール・ダヴイアシオン、“エス．エヌ．ウ．セ．エム．アー．” | ブリッジの主抵抗間の温度勾配を補正するホイーストンブリッジ及びひずみゲージを有する圧力センサにおけるその適用 |
| WO2015072189A1 (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | シャープ株式会社 | 圧力センサー、圧力センシングシステム、および圧力センサーの製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60144633A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-07-31 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 温度補償回路 |
| JPS62251604A (ja) * | 1986-04-25 | 1987-11-02 | Kyowa Electronic Instr Corp Ltd | 荷重変換器の非直線性補償方法 |
| JPH01167623A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-07-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 応力センサ |
-
1990
- 1990-04-28 JP JP11448190A patent/JPH0412236A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60144633A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-07-31 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 温度補償回路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2015072189A1 (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-21 | シャープ株式会社 | 圧力センサー、圧力センシングシステム、および圧力センサーの製造方法 |
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