JPH041472Y2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH041472Y2
JPH041472Y2 JP18204184U JP18204184U JPH041472Y2 JP H041472 Y2 JPH041472 Y2 JP H041472Y2 JP 18204184 U JP18204184 U JP 18204184U JP 18204184 U JP18204184 U JP 18204184U JP H041472 Y2 JPH041472 Y2 JP H041472Y2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
gauge
temperature
shear stress
measured
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
Application number
JP18204184U
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6196347U (en
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 filed Critical
Priority to JP18204184U priority Critical patent/JPH041472Y2/ja
Publication of JPS6196347U publication Critical patent/JPS6196347U/ja
Application granted granted Critical
Publication of JPH041472Y2 publication Critical patent/JPH041472Y2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、シリコン等の半導体単結晶の持つピ
エゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換す
る半導体圧力変換器に係り、特に半導体圧力変換
器の温度補償を効果的に実現する半導体圧力変換
器の改良に関する。
[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The present invention relates to a semiconductor pressure transducer that converts pressure into an electrical signal by utilizing the piezoresistive effect of a semiconductor single crystal such as silicon, and in particular relates to a semiconductor pressure transducer that converts pressure into an electrical signal by utilizing the piezoresistance effect of a semiconductor single crystal such as silicon. This invention relates to improvements in semiconductor pressure transducers that effectively realize temperature compensation of the transducer.

〈従来技術〉 従来の半導体圧力変換器は、例えば同一の半導
体チツプ上に測定すべき圧力を検知する圧力検出
素子と半導体チツプの温度変化を検出する温度検
出素子とを形成し、この温度検出素子で測定され
た温度特性を各半導体圧力変換器に対応したメモ
リ中に記憶させ、この特性を用いて圧力検出素子
で得た被測定圧力に対して補正演算を実行してい
る。
<Prior Art> In a conventional semiconductor pressure transducer, for example, a pressure detection element for detecting the pressure to be measured and a temperature detection element for detecting temperature changes of the semiconductor chip are formed on the same semiconductor chip. The measured temperature characteristics are stored in a memory corresponding to each semiconductor pressure transducer, and the characteristics are used to perform correction calculations on the measured pressure obtained by the pressure detection element.

しかし、各半導体圧力変換器ごとに温度特性を
測定しこれを各半導体圧力変換器に固有の特性デ
ータとして多数のデータを1体的に取扱うことは
このための調整工数の増加とコストの上昇を招く
問題がある。
However, measuring the temperature characteristics of each semiconductor pressure transducer and handling a large amount of data as a single unit as characteristic data unique to each semiconductor pressure transducer increases the number of adjustment steps and costs. There are problems that arise.

〈考案の目的〉 本考案は、前記の従来技術に鑑み、簡単な構成
で汎用性のある温度補償を実現することの出来る
半導体圧力変換器を提供することを目的とする。
<Purpose of the invention> In view of the above-mentioned prior art, an object of the present invention is to provide a semiconductor pressure transducer that can realize versatile temperature compensation with a simple configuration.

〈本考案の構成〉 この目的を達成する本考案の構成は、半導体単
結晶のダイヤフラムを有しこのダイヤフラムに印
加される被測定圧力を検出する半導体圧力変換器
に係り、ダイヤフラムの起歪部上に形成された不
純物濃度の異なる少くとも2個の圧力ゲージと、
圧力ゲージを定電圧で駆動したときの圧力ゲージ
の出力電圧E1およびE2と任意の圧力印加の状態
での基準温度における各圧力ゲージの出力の比b
と各圧力ゲージのピエゾ抵抗係数の温度係数の比
aとを用いてE0=(E2−abE1)/(1−a)なる
出力電圧E0を演算する演算手段とを具備し、被
測定圧力に対応した出力電圧を出力することを特
徴とするものである。
<Configuration of the present invention> The configuration of the present invention to achieve this object relates to a semiconductor pressure transducer that has a semiconductor single crystal diaphragm and detects the pressure to be measured applied to the diaphragm. at least two pressure gauges with different impurity concentrations formed in the
Ratio b of the output voltages E 1 and E 2 of the pressure gauges when the pressure gauges are driven with a constant voltage and the output of each pressure gauge at the reference temperature under any pressure application state
and a calculation means for calculating an output voltage E 0 of E 0 =(E 2 −abE 1 )/(1−a) using the ratio a of the temperature coefficient of the piezoresistance coefficient of each pressure gauge. It is characterized by outputting an output voltage corresponding to the measured pressure.

〈実施例〉 以下、本考案の実施例について図面に基づき説
明する。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the drawings.

第1図は本考案の一実施例のセンサ部の構成を
示す。イは平面図、ロは断面図をそれぞれ示す。
1はダイヤフラムであり、n形のシリコン単結晶
の一主面に設けられた円筒状の凹部2を有し、更
に凹部2の形成により単結晶の厚さの薄くなつた
起歪部3と、その周辺の固定部4とを有してい
る。固定部4は連通孔5を有する基板6にガラス
薄膜7を介して陽極接合等により固定されてい
る。
FIG. 1 shows the configuration of a sensor section according to an embodiment of the present invention. A shows a plan view, and B shows a cross-sectional view.
1 is a diaphragm, which has a cylindrical recess 2 provided on one main surface of an n-type silicon single crystal, and further includes a strain-generating part 3 in which the thickness of the single crystal is reduced by forming the recess 2; It has a fixed part 4 around it. The fixing part 4 is fixed to a substrate 6 having a communication hole 5 via a glass thin film 7 by anodic bonding or the like.

起歪部3上には第1図イに示す様にその中心を
通る横の結晶軸〈110〉上にこの結晶軸に対して
45°の方向に長手方向を有する様に圧力ゲージと
して機能するせん断応力ゲージGs1がP形の伝導
形の不純物の拡散により形成されている。更に、
起歪部3の中心と横の結晶軸〈110〉がθの方向
をなす線上であつて、せん断応力ゲージGs1に近
接した位置を中心として45°の方向に長手方向を
有する様に第2のせん断応力ゲージGs2がP形の
不純物の拡散により形成されている。せん断応力
ゲージGs1,Gs2は互いに異なる不純物濃度で拡
散されている。起歪部3上には被測定圧力Pが印
加され、対応して生じた歪により生じる電圧をせ
ん断応力ゲージGs1,Gs2で検出する。
As shown in FIG.
A shear stress gauge Gs 1 functioning as a pressure gauge is formed by diffusion of an impurity of conductivity type P, having a longitudinal direction in the direction of 45°. Furthermore,
The second section is arranged so that the center of the strain-generating part 3 and the horizontal crystal axis <110> are on the line forming the direction of θ, and the longitudinal direction is in the direction of 45° centered on a position close to the shear stress gauge Gs 1 . A shear stress gauge Gs 2 is formed by diffusion of P-type impurities. The shear stress gauges Gs 1 and Gs 2 are diffused with different impurity concentrations. A pressure P to be measured is applied to the strain-generating portion 3, and the voltage generated by the corresponding strain is detected by shear stress gauges Gs 1 and Gs 2 .

第2図はせん断応力ゲージGs1,Gs2の構成を
示す。せん断応力ゲージGs1,Gs2はゲージ長が
l、ゲージ幅がwであり、この長手方向に電源端
8,9が形成され、ここに定電圧が印加される。
被測定圧力Pがダイヤフラム1に与えられると、
これによつて生じたせん断応力τsに対応した電圧
がゲージ長lのほぼ中央に形成された出力端1
0,11から得られる。
Figure 2 shows the configuration of the shear stress gauges Gs 1 and Gs 2 . The shear stress gauges Gs 1 and Gs 2 have a gauge length l and a gauge width w, and power supply ends 8 and 9 are formed in the longitudinal direction, to which a constant voltage is applied.
When the measured pressure P is applied to the diaphragm 1,
A voltage corresponding to the shear stress τ s generated by this is applied to the output end 1 formed approximately in the center of the gauge length l.
Obtained from 0,11.

せん断応力ゲージGs1,Gs2は起歪部3上に不
純物の濃度を変えて拡散により形成されるが、そ
の濃度を変えるには熱拡散ではプリデポあるいは
ドライブインの温度、時間を変えることにより、
イオン注入ではその条件を変えることによつて容
易に実現できる。
The shear stress gauges Gs 1 and Gs 2 are formed by diffusing impurities on the strain-generating portion 3 by changing the concentration of impurities, but the concentration can be changed by thermal diffusion by changing the pre-deposition or drive-in temperature and time.
In ion implantation, this can be easily achieved by changing the conditions.

第3図は不純物濃度Csに対するピエゾ抵抗係数
π、ピエゾ抵抗係数の温度係数βとの関係を示し
ている。図から判る様に表面不純物濃度Csの変化
に対して各係数π,βはほぼ直線的に変化する。
また、温度係数βは温度に対してほぼ一定値をと
る。
FIG. 3 shows the relationship between the impurity concentration Cs , the piezoresistance coefficient π, and the temperature coefficient β of the piezoresistance coefficient. As can be seen from the figure, the coefficients π and β change almost linearly with changes in the surface impurity concentration Cs .
Further, the temperature coefficient β takes a substantially constant value with respect to temperature.

第4図はせん断応力ゲージを用いて被測定圧力
に対応した出力電圧を得る全体構成を示すブロツ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration for obtaining an output voltage corresponding to the pressure to be measured using a shear stress gauge.

定電圧Vsが各せん断応力ゲージGs1,Gs2の電
源端に印加され、その出力端より得られる出力電
圧Es1,Es2が演算回路PCCに入力されている。演
算回路PCCにはまた外部より定数as,bsが設定さ
れ、これ等の値を用いて演算回路PCCで所定の
演算をなし、出力電圧Es0を出力する様に構成さ
れている。
A constant voltage V s is applied to the power supply terminals of each shear stress gauge Gs 1 , Gs 2 , and output voltages E s1 , E s2 obtained from the output terminals are inputted to the arithmetic circuit PCC. The arithmetic circuit PCC is also configured to have constants a s and b s set from the outside, and use these values to perform a predetermined arithmetic operation in the arithmetic circuit PCC to output an output voltage E s0 .

せん断応力ゲージを駆動するには、定電流駆動
と定電圧駆動とがある。例えば、せん断応力ゲー
ジGs1を定電流駆動する場合は、定電流をIi、任
意温度tにおけるシート抵抗Rsit、せん断ピエゾ
抵抗係数をπsit、せん断応力τsi、せん断応力τsi
よるシート抵抗Rsitの変化をΔRsitとすれば、この
ときの出力電圧Esiは Esi=Ii・Rsit(ΔRsit/Rsit) =Ii・Rsit・πsit・τsi で示される。
There are constant current drive and constant voltage drive to drive a shear stress gauge. For example, when driving the shear stress gauge G s1 with a constant current, the constant current is I i , the sheet resistance R sit at an arbitrary temperature t, the shear piezoresistance coefficient π sit , the shear stress τ si , and the sheet resistance due to the shear stress τ si If the change in R sit is ΔR sit , the output voltage E si at this time is expressed as E si =I i ·R sit (ΔR sit /R sit ) =I i ·R sit ·π sit ·τ si .

この場合には、定電流Iiは当然のことながら温
度の影響を受けないので、出力電圧Esiはシート
抵抗Rsitとせん断ピエゾ抵抗係数πsitの双方の温度
係数に起因する影響を受ける。
In this case, since the constant current I i is naturally not affected by temperature, the output voltage E si is affected by the temperature coefficients of both the sheet resistance R sit and the shear piezoresistance coefficient π sit .

しかしながら、定電圧駆動を用いる第4図に示
す実施例の場合は、以下に説明するように、事情
が異なる。
However, in the case of the embodiment shown in FIG. 4 using constant voltage drive, the situation is different, as explained below.

すなわち、せん断応力ゲージGs1の任意温度t
でのシート抵抗Rsvt、シート抵抗の単位厚みを
m、せん断応力ゲージの固有抵抗をρとすれば、 Rsvt=ρ/m で表わすことができる。
That is, any temperature t of the shear stress gauge G s1
If the sheet resistance R svt at , the unit thickness of the sheet resistance is m, and the specific resistance of the shear stress gauge is ρ, it can be expressed as R svt =ρ/m.

また、せん断応力ゲージGs1の持つ抵抗値Rvtは Rvt=ρl/mw で表わすことができる。これ等の関係から、 Rsvt=WRvt/l の関係を得ることができる。この関係を定電流駆
動の出力電圧Esiを表す先の式にサフイツクスi
を1に代えて代入し、せん断応力ゲージGs1の任
意温度t(基準温度t0からの差)におけるせん断
ピエゾ抵抗係数をπs1t,出力電圧をEs1とすると、 Es1=Ii・(WRvt/l)・πs1t・τs1となる。
Further, the resistance value R vt of the shear stress gauge G s1 can be expressed as R vt = ρl/mw. From these relationships, the relationship R svt =WR vt /l can be obtained. This relationship can be expressed as
, and if the shear piezoresistance coefficient of the shear stress gauge G s1 at an arbitrary temperature t (difference from the reference temperature t 0 ) is π s1t and the output voltage is E s1 , then E s1 = I i・( WR vt /l)・π s1t・τ s1 .

ここで、電流(Ii)と抵抗(Rvt)の積(Ii
Rvt)はとりもなおさず印加された電圧Vsを示し
ている。つまり、 Vs=Ii・Rvt となる。これ等の関係を用いると Es1=(W/l)Vs・πs1t・τs1 ……(1) となる。
Here, the product of current (I i ) and resistance (R vt ) (I i
R vt ) specifically indicates the applied voltage V s . In other words, V s = I i · R vt . Using these relationships, E s1 =(W/l)V s ·π s1t ·τ s1 (1).

印加された電圧Vsは定電圧として供給される
ので温度の影響を受けることはない。
Since the applied voltage V s is supplied as a constant voltage, it is not affected by temperature.

したがつて、定電圧駆動したときの出力電圧
Es1はゲージの形状W,lには依存するが、温度
の影響はせん断ピエゾ抵抗係数πs1tにのみ依存す
ることとなり、シート抵抗の温度係数に依存する
ことはない。
Therefore, the output voltage when driven at constant voltage
Although E s1 depends on the shape W and l of the gauge, the influence of temperature depends only on the shear piezoresistance coefficient π s1t and does not depend on the temperature coefficient of sheet resistance.

第4図に示す実施例ではこのタイプの駆動方式
を採用して精度の高い圧力変換器を実現する。
The embodiment shown in FIG. 4 employs this type of drive system to realize a highly accurate pressure transducer.

ここで、基準温度でのせん断ピエゾ抵抗係数を
πs10、せん断ピエゾ抵抗係数の温度係数をβs1とす
れば、 πs1t=πs10(1+βs1t) (2) となるので、これを(1)式に代入して、 Es1=w/lVsπs10(1+βs1t)τs1 (3) となる。せん断応力τs1は被測定圧力Pに比例す
るので、比例定数をK′s1とすれば、 τs1=K′s1P (4) となる。これを(3)式に代入して、 Es1=w/lVsK′s1πs10(1+βs1t)P (5) となるが、Ks1=wVsK′s1πs10/l(定数)とすれ
ば、(5)式は次の様になる。
Here, if the shear piezo resistance coefficient at the reference temperature is π s10 and the temperature coefficient of the shear piezo resistance coefficient is β s1 , then π s1t = π s10 (1 + β s1 t) (2), so this can be expressed as (1 ), E s1 =w/lV s π s10 (1+β s1 t)τ s1 (3). Since the shear stress τ s1 is proportional to the pressure to be measured P, if the proportionality constant is K′ s1 , then τ s1 =K′ s1 P (4). Substituting this into equation (3), we get E s1 = w/lV s K′ s1 π s10 (1+β s1 t)P (5), but K s1 = wV s K′ s1 π s10 /l (constant ), then equation (5) becomes as follows.

Es1=Ks1(1+βs1t)P (6) せん断応力ゲージGs2についても同様な計算を
して次式を得る。
E s1 =K s1 (1+β s1 t)P (6) Similar calculations are made for the shear stress gauge Gs 2 to obtain the following equation.

Es2=Ks2(1+βs2t)P (7) 各添字はせん断応力ゲージGs1に対応してい
る。
E s2 =K s2 (1+β s2 t)P (7) Each subscript corresponds to a shear stress gauge Gs 1 .

次に、基準温度t0(t=0)において任意の圧
力を加えたときの各せん断応力ゲージGs1,Gs2
の出力の比から、(6)、(7)式を参照すれば bs=Ks2/Ks1 (8) が得られる。
Next, each shear stress gauge Gs 1 , Gs 2 when an arbitrary pressure is applied at the reference temperature t 0 (t=0)
From the ratio of the outputs, b s =K s2 /K s1 (8) can be obtained by referring to equations (6) and (7).

更に、各せん断応力ゲージGs1,Gs2に対して
あらかじめせん断ピエゾ抵抗係数の温度係数βs1
βs2の比asを次式の如く実験により定める。
Furthermore, for each shear stress gauge Gs 1 and Gs 2 , the temperature coefficient β s1 of the shear piezoresistance coefficient is
The ratio a s of β s2 is determined by experiment as shown in the following equation.

as=βs2/βs1 (9) 以上の(6)〜(9)式よりEs0=Ks2Pとおいて、 Es0=Es2−asbsEs1/1−as=Ks2P (10) を得る。a s = β s2 / β s1 (9) From equations (6) to (9) above, E s0 = K s2 P, and E s0 = E s2 −a s b s E s1 /1−a s =K We get s2 P (10).

この(10)式で示される演算を演算回路PCCで実
行することにより温度の影響が除去された被測定
圧力Pに対応した出力電圧Es0が得られる。
By executing the calculation shown by this equation (10) in the calculation circuit PCC, an output voltage E s0 corresponding to the measured pressure P from which the influence of temperature has been removed can be obtained.

第5図は本考案の他の実施例のダイヤフラムの
要部平面図である。第1図〜第4図に示された実
施例はせん断応力ゲージを用いて圧力ゲージを構
成した場合のものであるが、第5図に示された実
施例は垂直応力ゲージを用いて圧力ゲージを構成
した点が異なつている。
FIG. 5 is a plan view of a main part of a diaphragm according to another embodiment of the present invention. The embodiments shown in FIGS. 1 to 4 are cases in which the pressure gauge is constructed using a shear stress gauge, while the embodiment shown in FIG. 5 is a pressure gauge constructed using a vertical stress gauge. The difference is in how they are constructed.

第5図において、ダイヤフラム1の起歪部3の
中心を通る横の結晶軸〈110〉上に垂直応力ゲー
ジGv1を構成するP形半導体の歪ゲージG1,G2
G3,G4がこの順序で不純物の拡散により形成さ
れている。歪ゲージG1とG4に対する歪による抵
抗への影響は等しく、例えば被測定圧力Pの増加
に対してその抵抗は共に増加し、歪ゲージG2
G4に対する歪による抵抗への影響は例えば上と
同一の被測定圧力Pの増加に対してその抵抗が同
じ割合だけ減少する様な位置に配置されている。
In FIG . 5, strain gauges G 1 , G 2 ,
G 3 and G 4 are formed in this order by diffusion of impurities. The influence of strain on the resistance of strain gauges G 1 and G 4 is equal; for example, as the pressure to be measured P increases, their resistances both increase, and strain gauges G 2 and
The influence of strain on resistance on G 4 is such that, for example, G 4 is placed at a position such that its resistance decreases by the same proportion for the same increase in measured pressure P as above.

更に、起歪部3の中心を通る横の結晶軸〈110〉
に垂直な方向にも垂直応力ゲージGv2を構成する
歪ゲージG′1,G′2,G′3,G′4がこの順序で不純物
の拡散により形成されている。垂直応力ゲージ
Gv1を構成する歪ゲージG1〜G4群と垂直応力ゲー
ジGv2を構成する歪ゲージG′1〜G′4群とは拡散す
る不純物濃度が変えてある。
Furthermore, the horizontal crystal axis passing through the center of the strain-generating portion 3 <110>
Strain gauges G′ 1 , G′ 2 , G′ 3 , and G′ 4 constituting the vertical stress gauge Gv 2 are also formed in this order by diffusion of impurities in the direction perpendicular to . vertical stress gauge
The concentration of diffused impurities is different between the group of strain gauges G 1 to G 4 constituting Gv 1 and the group of strain gauges G′ 1 to G′ 4 constituting the vertical stress gauge Gv 2 .

第6図は垂直応力ゲージを用いて被測定圧力を
電気信号に変換する変換回路のブロツク図を示
す。歪ゲージG1〜G4は互いにブリツジ接続され
て垂直応力ゲージGv1を構成し、その電源端1
2,13には定電圧Vsが印加され、その出力端
14,15に生じた出力電圧Ev1は演算回路PCC
の入力端に印加される。また、歪ゲージG′1〜G′4
も互いにブリツジ接続され垂直応力ゲージGv2
構成し、その電源端16,17には定電圧Vs
印加され、その出力端18,19に生じた出力電
圧Ev2は演算回路PCCの他の入力端に印加されて
いる。
FIG. 6 shows a block diagram of a conversion circuit for converting measured pressure into an electrical signal using a vertical stress gauge. The strain gauges G 1 to G 4 are bridge-connected to each other to form a vertical stress gauge Gv 1 , whose power supply end 1
A constant voltage V s is applied to terminals 2 and 13, and the output voltage E v1 generated at the output terminals 14 and 15 is applied to the arithmetic circuit PCC.
is applied to the input terminal of Also, strain gauge G′ 1 ~ G′ 4
are bridge-connected to each other to form a vertical stress gauge Gv 2 , a constant voltage V s is applied to its power supply terminals 16 and 17, and an output voltage E v2 generated at its output terminals 18 and 19 is connected to the other output voltages of the arithmetic circuit PCC. Applied to the input end.

演算回路PCCにはまた外部より定数av,bvが設
定されている。これ等の値を用いて演算回路
PCCで所定の演算をなし、出力電圧Ev0を出力す
る様に構成されている。
Constants a v and b v are also set externally in the arithmetic circuit PCC. An arithmetic circuit using these values
The PCC is configured to perform predetermined calculations and output an output voltage E v0 .

次に、以上の如く構成された変換回路の動作に
ついて説明する。簡単なため各歪ゲージG1〜G4
の抵抗値が任意温度tにおいて等しくR1とし、
被測定圧力Pによる抵抗変化は歪ゲージG1,G4
が+ΔR1、歪ゲージG2,G3が−ΔR1とすると、
次式の如くなる。
Next, the operation of the conversion circuit configured as above will be explained. For simplicity, each strain gauge G 1 ~ G 4
Let the resistance value of be equal at any temperature t, R 1 ,
The resistance change due to the measured pressure P is measured by strain gauges G 1 and G 4
is +ΔR 1 and strain gauges G 2 and G 3 are −ΔR 1 ,
It becomes as follows.

Ev1=ΔR1/R1Vs =σ1πv10Vs(1+βv1t) (11) 但し、πv10は基準温度におけるピエゾ抵抗係
数、βv1はピエゾ抵抗係数の温度係数である。こ
こで応力σ1は被測定圧力Pに比例するものとして
比例定数をK′v1とすると、 σ1=K′v1P (12) となり、これを(11)式に代入すると、 Ev1=K′v1πv10Vs(1+βv1t) となる。Kv1=K′v1πv10Vs(定数)とすれば Ev1=Kv1(1+βv1t) (13) となる。
E v1 =ΔR 1 /R 1 V s1 π v10 V s (1+β v1 t) (11) However, π v10 is the piezo resistance coefficient at the reference temperature, and β v1 is the temperature coefficient of the piezo resistance coefficient. Here, assuming that the stress σ 1 is proportional to the measured pressure P and the proportionality constant is K' v1 , σ 1 = K' v1 P (12), and substituting this into equation (11), E v1 = K ′ v1 π v10 V s (1+β v1 t). If K v1 = K' v1 π v10 V s (constant), then E v1 = K v1 (1+β v1 t) (13).

垂直応力ゲージGv2についても同様にして次式
を得る。
Similarly, the following equation is obtained for the vertical stress gauge Gv 2 .

Ev2=Kv2(1+βv2t) (14) 各添字は垂直応力ゲージGv1に対応している。
更に、せん断応力ゲージGs1,Gs2に対する(8)式
に対応する垂直応力ゲージの出力の比bvは、同様
にして bv=Kv2/Kv1 (15) となる。また(9)式に対応する比avも同様にして次
式となる。
E v2 = K v2 (1 + β v2 t) (14) Each subscript corresponds to the vertical stress gauge Gv 1 .
Furthermore, the ratio b v of the output of the vertical stress gauge corresponding to equation (8) with respect to the shear stress gauges Gs 1 and Gs 2 is similarly expressed as b v =K v2 /K v1 (15). Similarly, the ratio a v corresponding to equation (9) becomes the following equation.

av=βv2/βv1 (16) 以上の(13)〜(16)式よりEv0=Kv2Pとお
いて、 Ev0=Ev2−avbvEv1/1−av=Kv2P (17) を得る。
a v = β v2 / β v1 (16) From equations (13) to (16) above, assuming E v0 = K v2 P, E v0 = E v2 −a v b v E v1 /1−a v = K We get v2 P (17).

この(17)式で示される演算を演算回路PCC
で実行することなより温度の影響が除去された被
測定圧力Pに対応した出力電圧Ev0が得られる。
The calculation shown in equation (17) is performed by the calculation circuit PCC.
By performing this operation, an output voltage E v0 corresponding to the measured pressure P from which the influence of temperature has been removed can be obtained.

今までの説明では、ダイヤフラムの形状が円形
の場合についてであつたが、矩形でも本考案の目
的を達成できる。
In the explanation so far, the case where the diaphragm has a circular shape has been described, but the object of the present invention can be achieved even if the diaphragm is rectangular.

また、応力ゲージとしてP形のダイヤフラム上
にn形の伝導形式の不純物を拡散しても目的を達
成できる。
Further, the purpose can also be achieved by diffusing n-type conduction type impurities onto a P-type diaphragm as a stress gauge.

第6図に示す歪ゲージはフルブリツジとして構
成したが、これはハーフブリツジとしても目的が
達成できる。
Although the strain gauge shown in FIG. 6 is constructed as a full bridge, the purpose can also be achieved as a half bridge.

〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明した様に、本
考案によれば、ダイヤフラム上に不純物濃度の異
なる少くとも2個の圧力ゲージを形成し、あらか
じめ定めた2個の定数を設定し、圧力ゲージに定
電圧を供給して所定の演算を実行するだけなの
で、少ない工数で良い温度補償効果の得られる半
導体圧力変換器を実現することができる。
<Effects of the invention> As described above in detail with the embodiments, according to the invention, at least two pressure gauges with different impurity concentrations are formed on the diaphragm, and two predetermined constants are Since all that is required is to set the pressure gauge, supply a constant voltage to the pressure gauge, and execute a predetermined calculation, it is possible to realize a semiconductor pressure transducer that can obtain a good temperature compensation effect with a small number of man-hours.

特に、本考案では外部から設定する定数とし
て、各圧力ゲージのピエゾ抵抗係数の温度係数の
比、および圧力−歪変換係数の比を設定する構成
であるので、これ等の絶対値を知る必要がなく、
また、これ等の比を求めるために正確な温度の調
節が不要であり、従つて精度の高い被測定圧力に
対応した出力か得られる。
In particular, in this invention, the ratio of the temperature coefficient of the piezoresistance coefficient of each pressure gauge and the ratio of the pressure-strain conversion coefficient are set as constants set externally, so it is necessary to know the absolute values of these. Without,
Moreover, accurate temperature control is not required to obtain these ratios, and therefore an output corresponding to the measured pressure can be obtained with high accuracy.

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

第1図は本考案の一実施例のセンサ部の構成を
示す構成図、第2図はせん断応力ゲージの構成を
示す構成図、第3図は不純物濃度に対する各係数
の特性を示す特性図、第4図は第1図に示すせん
断応力ゲージを用いて被測定圧力に対応した出力
電圧を得るブロツク図、第5図は本考案の他の実
施例のダイヤフラムの要部平面図、第6図は第5
図に示す垂直応力ゲージを用いて被測定圧力に対
応した出力電圧を得るブロツク図である。 1……ダイヤフラム、2……凹部、3……起歪
部、4……固定部、5……連通孔、6……基板、
7……ガラス薄膜、8,9……電源端、10,1
1……出力端、Gs1,Gs2……せん断応力ゲージ、
Gv1,Gv2……垂直応力ゲージ、P……被測定圧
力、PCC……演算回路、Vs……定電圧。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a sensor section of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of a shear stress gauge, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing the characteristics of each coefficient with respect to impurity concentration. Fig. 4 is a block diagram of obtaining an output voltage corresponding to the pressure to be measured using the shear stress gauge shown in Fig. 1, Fig. 5 is a plan view of the main part of a diaphragm of another embodiment of the present invention, and Fig. is the fifth
FIG. 2 is a block diagram of obtaining an output voltage corresponding to a measured pressure using the vertical stress gauge shown in the figure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Diaphragm, 2... Recessed part, 3... Strain-generating part, 4... Fixing part, 5... Communication hole, 6... Substrate,
7... Glass thin film, 8, 9... Power supply end, 10, 1
1...Output end, Gs 1 , Gs 2 ...Shear stress gauge,
Gv 1 , Gv 2 ... Vertical stress gauge, P ... Pressure to be measured, PCC ... Arithmetic circuit, V s ... Constant voltage.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 半導体単結晶のダイヤフラムを有し前記ダイヤ
フラムに印加される被測定圧力を検出する半導体
圧力変換器において、前記ダイヤフラムの起歪部
上に形成された不純物濃度の異なる少くとも2個
の圧力ゲージと、前記圧力ゲージを定電圧で駆動
したときの前記圧力ゲージの出力電圧E1および
E2と任意の圧力印加の状態での基準温度におけ
る前記各圧力ゲージの出力の比bと前記各圧力ゲ
ージのピエゾ抵抗係数の温度係数の比aとを用い
てE0=(E2−abE1)/(1−a)なる出力電圧E0
を演算する演算手段とを具備し、前記被測定圧力
に対応した出力電圧を出力することを特徴とした
半導体圧力変換器。
In a semiconductor pressure transducer having a semiconductor single crystal diaphragm and detecting a measured pressure applied to the diaphragm, at least two pressure gauges having different impurity concentrations formed on a strain-generating portion of the diaphragm; The output voltage E 1 of the pressure gauge when the pressure gauge is driven with a constant voltage and
E 0 = (E 2 - abE 1 )/(1-a) output voltage E 0
1. A semiconductor pressure transducer, comprising a calculation means for calculating the pressure, and outputs an output voltage corresponding to the pressure to be measured.
JP18204184U 1984-11-30 1984-11-30 Expired JPH041472Y2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18204184U JPH041472Y2 (en) 1984-11-30 1984-11-30

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18204184U JPH041472Y2 (en) 1984-11-30 1984-11-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6196347U JPS6196347U (en) 1986-06-20
JPH041472Y2 true JPH041472Y2 (en) 1992-01-20

Family

ID=30739577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18204184U Expired JPH041472Y2 (en) 1984-11-30 1984-11-30

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH041472Y2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5701807B2 (en) * 2012-03-29 2015-04-15 株式会社東芝 Pressure sensor and microphone
JP5865986B2 (en) * 2014-12-04 2016-02-17 株式会社東芝 Pressure sensor and microphone
JP6410105B2 (en) 2015-09-18 2018-10-24 Smc株式会社 Pressure sensor and manufacturing method thereof
JP6340734B2 (en) 2015-09-18 2018-06-13 Smc株式会社 Pressure sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6196347U (en) 1986-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4320664A (en) Thermally compensated silicon pressure sensor
JPH0546488B2 (en)
JP3166015B2 (en) Force conversion element and pressure detection circuit using the same
JPH01141328A (en) Differential pressure transmitter
EP3196618B1 (en) Pseudo differential pressure sensing bridge configuration
JPH041472Y2 (en)
JPS6313357B2 (en)
JPH0526774Y2 (en)
JP2715738B2 (en) Semiconductor stress detector
JPH0438273Y2 (en)
JPH06742Y2 (en) Semiconductor pressure transducer
JPH06201492A (en) Force conversion element
JPH0455542B2 (en)
JPH0526775Y2 (en)
JP2573535Y2 (en) Pressure sensor
JPH0648421Y2 (en) Semiconductor acceleration sensor
JPS60100026A (en) Semiconductor pressure sensor
JPH041470Y2 (en)
JPH0533017Y2 (en)
JP2002039888A (en) Method of setting position of gage resistance of semiconductor pressure sensor
JPH0511479Y2 (en)
JP2001124645A (en) Semiconductor pressure sensor
JPH0514186Y2 (en)
JPH0682844B2 (en) Semiconductor strain converter
JPH0560672B2 (en)