JPH05118905A - 振動形センサ - Google Patents
振動形センサInfo
- Publication number
- JPH05118905A JPH05118905A JP3246213A JP24621391A JPH05118905A JP H05118905 A JPH05118905 A JP H05118905A JP 3246213 A JP3246213 A JP 3246213A JP 24621391 A JP24621391 A JP 24621391A JP H05118905 A JPH05118905 A JP H05118905A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- gauge
- resistance
- vibration
- change
- 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
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小形化が容易で、高精度な振動形センサを提
供するにある。 【構成】 ピエゾ抵抗素子を利用して振動を検出する振
動形センサにおいて、棒状のシリコン振動子と、該振動
子の中央部に両端側を互いに分離するように設けられた
低抵抗部と、前記振動子の両端側にそれぞれ設けられ該
振動子に加えられる振動をピエゾ抵抗の変化として検出
するゲ―ジ部とを具備したことを特徴とする振動形セン
サである。
供するにある。 【構成】 ピエゾ抵抗素子を利用して振動を検出する振
動形センサにおいて、棒状のシリコン振動子と、該振動
子の中央部に両端側を互いに分離するように設けられた
低抵抗部と、前記振動子の両端側にそれぞれ設けられ該
振動子に加えられる振動をピエゾ抵抗の変化として検出
するゲ―ジ部とを具備したことを特徴とする振動形セン
サである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動子にゲージをパタ
ーニングする事が容易で、振動子を小型化でき、マスク
の寸法精度が悪くても抵抗値の再現性がよく、作り込み
の容易な振動形センサに関するものである。
ーニングする事が容易で、振動子を小型化でき、マスク
の寸法精度が悪くても抵抗値の再現性がよく、作り込み
の容易な振動形センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は、従来より一般に使用されてい
る従来例の要部構成説明図で、例えば、「The Applicat
ion of Fine-grained,Tensile Polysilicon to Mechani
cally」P 350 Fig 5 h.GUCKEL他著 TRANSDUCER ´8
9 VOLUME 2 に示されている。図１４は図１３のＡ−Ｂ
断面図である。
る従来例の要部構成説明図で、例えば、「The Applicat
ion of Fine-grained,Tensile Polysilicon to Mechani
cally」P 350 Fig 5 h.GUCKEL他著 TRANSDUCER ´8
9 VOLUME 2 に示されている。図１４は図１３のＡ−Ｂ
断面図である。
【０００３】振動子の構造は図１２の様に、振動子の表
面に振動子母材と異なる伝導型の半導体（例えばｐ形半
導体で形成された振動子母材にｎ形の抵抗層−ゲージと
呼ぶ）により抵抗層を形成するというものである。図１
２において、１は棒状のシリコン振動子、２はピエゾ抵
抗素子からなるゲ―ジである。
面に振動子母材と異なる伝導型の半導体（例えばｐ形半
導体で形成された振動子母材にｎ形の抵抗層−ゲージと
呼ぶ）により抵抗層を形成するというものである。図１
２において、１は棒状のシリコン振動子、２はピエゾ抵
抗素子からなるゲ―ジである。
【０００４】以上の構成において、振動子に振動が印加
されると、励振力による振動子の撓みにより発生する歪
をピエゾ抵抗の変化により検出する。
されると、励振力による振動子の撓みにより発生する歪
をピエゾ抵抗の変化により検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な装置においては、振動子１の撓みにより発生する歪は
振動子の長手方向では、圧縮−引張り−圧縮と極性が異
なるため、極性が同じ振動子の一部分にのみ、ゲージ２
を形成する必要があった。そのため、振動子１の表面に
ゲージ２の折り返しを設け、振動子１表面に微細なゲー
ジ２を形成する必要があるが、これは振動子１自体を小
型化するにあたって、ゲージパターンの微細化が困難
で、抵抗値の再現性がでない等の問題が生ずる。また、
振動子１の幅を広げてゲージ２のパターニングを容易に
すると、振動子１の振動モードが複雑になり（長手方向
の振動モード以外に幅方向の振動モードが現れる）、所
望の周波数での発振が難しくなる。等の問題がある。
な装置においては、振動子１の撓みにより発生する歪は
振動子の長手方向では、圧縮−引張り−圧縮と極性が異
なるため、極性が同じ振動子の一部分にのみ、ゲージ２
を形成する必要があった。そのため、振動子１の表面に
ゲージ２の折り返しを設け、振動子１表面に微細なゲー
ジ２を形成する必要があるが、これは振動子１自体を小
型化するにあたって、ゲージパターンの微細化が困難
で、抵抗値の再現性がでない等の問題が生ずる。また、
振動子１の幅を広げてゲージ２のパターニングを容易に
すると、振動子１の振動モードが複雑になり（長手方向
の振動モード以外に幅方向の振動モードが現れる）、所
望の周波数での発振が難しくなる。等の問題がある。
【０００６】本発明は、この問題点を解決するものであ
る。本発明の目的は、振動子の撓みにより発生する歪に
よるピエゾ抵抗の変化で振動検出を行う振動式センサに
おいて、ゲージ部を幅方向のパターニングを行わず、長
手方向及び深さ方向のみに抵抗値を変えることにより、
再現性よく小型の振動子を作ることにより高性能で小型
の振動式センサを提供するにある。
る。本発明の目的は、振動子の撓みにより発生する歪に
よるピエゾ抵抗の変化で振動検出を行う振動式センサに
おいて、ゲージ部を幅方向のパターニングを行わず、長
手方向及び深さ方向のみに抵抗値を変えることにより、
再現性よく小型の振動子を作ることにより高性能で小型
の振動式センサを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、ピエゾ抵抗素子を利用して振動を検出す
る振動形センサにおいて、棒状のシリコン振動子と、該
振動子の中央部に両端側を互いに分離するように設けら
れた低抵抗部と、前記振動子の両端側にそれぞれ設けら
れ該振動子に加えられる振動をピエゾ抵抗の変化として
検出するゲ―ジ部とを具備したことを特徴とする振動形
センサを構成したものである。
に、本発明は、ピエゾ抵抗素子を利用して振動を検出す
る振動形センサにおいて、棒状のシリコン振動子と、該
振動子の中央部に両端側を互いに分離するように設けら
れた低抵抗部と、前記振動子の両端側にそれぞれ設けら
れ該振動子に加えられる振動をピエゾ抵抗の変化として
検出するゲ―ジ部とを具備したことを特徴とする振動形
センサを構成したものである。
【０００８】
【作用】以上の構成において、振動子に振動が印加され
ると、励振力による振動子の撓みにより発生する歪をピ
エゾ抵抗の変化としてゲ―ジ部により検出する。以下、
実施例に基づき詳細に説明する。
ると、励振力による振動子の撓みにより発生する歪をピ
エゾ抵抗の変化としてゲ―ジ部により検出する。以下、
実施例に基づき詳細に説明する。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成説明図
で、図２は図１の平面図である。図において、１１は、
棒状のシリコン振動子である。１２は、振動子１１の中
央部に両端側１３，１４を互いに分離するように設けら
れた低抵抗部である。１５，１６は、振動子１１の両端
側１３，１４にそれぞれ設けられ、振動子１１に加えら
れる振動をピエゾ抵抗の変化として検出するゲ―ジ部で
ある。
で、図２は図１の平面図である。図において、１１は、
棒状のシリコン振動子である。１２は、振動子１１の中
央部に両端側１３，１４を互いに分離するように設けら
れた低抵抗部である。１５，１６は、振動子１１の両端
側１３，１４にそれぞれ設けられ、振動子１１に加えら
れる振動をピエゾ抵抗の変化として検出するゲ―ジ部で
ある。
【００１０】以上の構成において、振動子１１に振動が
印加されると、励振力による振動子１１の撓みにより発
生する歪をピエゾ抵抗の変化としてゲ―ジ部１５，１６
により検出する。すなわち、振動子１１が撓んだとき、
図３の如くなる。振動子１１がこのような撓みを起こし
たとき、振動子１１内部の応力は図４に示すごとく、Ａ
部では、上の表面には引っ張り応力が、下表面には圧縮
応力が発生し、Ｂ部ではＡ部と反対の応力が発生する。
ここで、高抵抗層１３，１４の抵抗値Ｒ1 は、 Ｒ1 ＝Ｒ10（１＋π1 σ1 ） Ｒ10：初期の抵抗値 π：ピエゾ抵抗係数 σ：応力 ゲージ部１５，１６の抵抗値Ｒ2 は、 Ｒ2 ＝Ｒg （１−πg σg ） Ｒg ：初期のゲ―ジ抵抗値 となる。Ａ部では抵抗値Ｒ1 とＲ2 はゲージ部１５，１
６の方が低いので、振動子１１に電流を流すとゲージ部
１５，１６にほとんどの電流が流れることになる。従っ
て、この領域の抵抗変化はほとんどゲージ部１５，１６
の抵抗変化となる。Ａ部の抵抗値ＲA は、 ＲA ＝（Ｒ1 Ｒ2 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） ＲA はＲ2 にほぼ等しい（Ｒ1 <<Ｒ2 ） Ｂ部では、片方の表面には圧縮応力が働き、もう一方の
表面には引っ張り応力が働くためトータルの抵抗変化は
起こらない。このように、振動子１１が撓むと、ゲージ
部分１５，１６の抵抗変化で出力が得られる。ここで、
図５に示す如く、ゲージ部１５，１６等のマスクＡは振
動子１１の長手方向にのみマスクが必要で、図６に示す
従来例のマスクＢの如き、幅方向にはマスクは不要であ
る。従って、図５に示すような大きなマスクＡのみで簡
単にピエゾ抵抗検出ができる振動子が作製できる。この
結果、振動子１１にゲージ部１５，１６をパターニング
する事が容易なので振動子１１を小型化できる。また、
マスクの寸法精度が悪くても抵抗値の再現性がよい。従
って、作り込みの容易な振動子が実現できる。図７〜図
９は、図１実施例の一製作方法の説明図である。 （ａ）図７に示す如く、振動子１１の母材１０１をｎエ
ピタキシャル成長により形成する。 （ｂ）図８に示す如く、ゲージ部１０２をそれより濃度
の濃いｎ+ でイオン注入で形成する。 （ｃ）図９に示す如く、振動子１１の中央部１０３が低
抵抗部１２になるようにｎ++を拡散する。 図１０〜図１２は、図１実施例の他の製作方法の説明図
である。 （ａ）図１０に示す如く、振動子１１の母材２０１をｎ
エピタキシャル成長により形成する。 （ｂ）図１１に示す如く、中央部２０２にｎ++層を拡散
する。 （ｃ）図１２に示す如く、ゲージ部２０３にｎ+ 層をイ
オン注入で形成する。
印加されると、励振力による振動子１１の撓みにより発
生する歪をピエゾ抵抗の変化としてゲ―ジ部１５，１６
により検出する。すなわち、振動子１１が撓んだとき、
図３の如くなる。振動子１１がこのような撓みを起こし
たとき、振動子１１内部の応力は図４に示すごとく、Ａ
部では、上の表面には引っ張り応力が、下表面には圧縮
応力が発生し、Ｂ部ではＡ部と反対の応力が発生する。
ここで、高抵抗層１３，１４の抵抗値Ｒ1 は、 Ｒ1 ＝Ｒ10（１＋π1 σ1 ） Ｒ10：初期の抵抗値 π：ピエゾ抵抗係数 σ：応力 ゲージ部１５，１６の抵抗値Ｒ2 は、 Ｒ2 ＝Ｒg （１−πg σg ） Ｒg ：初期のゲ―ジ抵抗値 となる。Ａ部では抵抗値Ｒ1 とＲ2 はゲージ部１５，１
６の方が低いので、振動子１１に電流を流すとゲージ部
１５，１６にほとんどの電流が流れることになる。従っ
て、この領域の抵抗変化はほとんどゲージ部１５，１６
の抵抗変化となる。Ａ部の抵抗値ＲA は、 ＲA ＝（Ｒ1 Ｒ2 ）／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） ＲA はＲ2 にほぼ等しい（Ｒ1 <<Ｒ2 ） Ｂ部では、片方の表面には圧縮応力が働き、もう一方の
表面には引っ張り応力が働くためトータルの抵抗変化は
起こらない。このように、振動子１１が撓むと、ゲージ
部分１５，１６の抵抗変化で出力が得られる。ここで、
図５に示す如く、ゲージ部１５，１６等のマスクＡは振
動子１１の長手方向にのみマスクが必要で、図６に示す
従来例のマスクＢの如き、幅方向にはマスクは不要であ
る。従って、図５に示すような大きなマスクＡのみで簡
単にピエゾ抵抗検出ができる振動子が作製できる。この
結果、振動子１１にゲージ部１５，１６をパターニング
する事が容易なので振動子１１を小型化できる。また、
マスクの寸法精度が悪くても抵抗値の再現性がよい。従
って、作り込みの容易な振動子が実現できる。図７〜図
９は、図１実施例の一製作方法の説明図である。 （ａ）図７に示す如く、振動子１１の母材１０１をｎエ
ピタキシャル成長により形成する。 （ｂ）図８に示す如く、ゲージ部１０２をそれより濃度
の濃いｎ+ でイオン注入で形成する。 （ｃ）図９に示す如く、振動子１１の中央部１０３が低
抵抗部１２になるようにｎ++を拡散する。 図１０〜図１２は、図１実施例の他の製作方法の説明図
である。 （ａ）図１０に示す如く、振動子１１の母材２０１をｎ
エピタキシャル成長により形成する。 （ｂ）図１１に示す如く、中央部２０２にｎ++層を拡散
する。 （ｃ）図１２に示す如く、ゲージ部２０３にｎ+ 層をイ
オン注入で形成する。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ピエゾ
抵抗素子を利用して振動を検出する振動形センサにおい
て、棒状のシリコン振動子と、該振動子の中央部に両端
側を互いに分離するように設けられた低抵抗部と、前記
振動子の両端側にそれぞれ設けられ該振動子に加えられ
る振動をピエゾ抵抗の変化として検出するゲ―ジ部とを
具備したことを特徴とする振動形センサを構成した。
抵抗素子を利用して振動を検出する振動形センサにおい
て、棒状のシリコン振動子と、該振動子の中央部に両端
側を互いに分離するように設けられた低抵抗部と、前記
振動子の両端側にそれぞれ設けられ該振動子に加えられ
る振動をピエゾ抵抗の変化として検出するゲ―ジ部とを
具備したことを特徴とする振動形センサを構成した。
【００１２】この結果、振動子にゲージ部をパターニン
グする事が容易なので振動子を小型化できる。また、マ
スクの寸法精度が悪くても抵抗値の再現性がよい。従っ
て、作り込みの容易な振動子が実現できる。
グする事が容易なので振動子を小型化できる。また、マ
スクの寸法精度が悪くても抵抗値の再現性がよい。従っ
て、作り込みの容易な振動子が実現できる。
【００１３】従って、本発明によれば、小形化が容易
で、高精度な振動形センサを実現することが出来る。
で、高精度な振動形センサを実現することが出来る。
【図１】本発明の一実施例の構成説明図である。
【図２】図２の平面図である。
【図３】図１の動作説明図である。
【図４】図１の動作説明図である。
【図５】図１の動作説明図である。
【図６】図１の動作説明図である。
【図７】図１のエピタキシャル成長工程説明図である。
【図８】図１のイオン注入工程説明図である。
【図９】図１の拡散工程説明図である。
【図１０】図１のエピタキシャル成長工程説明図であ
る。
る。
【図１１】図１の拡散工程説明図である。
【図１２】図１のイオン注入工程説明図である。
【図１３】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
説明図である。
【図１４】図１３のＡ―Ｂ断面図である。
１１…振動子 １２…低抵抗部 １３…両端部 １４…両端部容器 １５…ゲ―ジ部 １６…ゲ―ジ部 １０１…母材 １０２…ゲ―ジ部 １０３…中央部 ２０１…母材 ２０２…中央部 ２０３…ゲ―ジ部
Claims (1)
- 【請求項１】ピエゾ抵抗素子を利用して振動を検出する
振動形センサにおいて、 棒状のシリコン振動子と、 該振動子の中央部に両端側を互いに分離するように設け
られた低抵抗部と、 前記振動子の両端側にそれぞれ設けられ該振動子に加え
られる振動をピエゾ抵抗の変化として検出するゲ―ジ部
とを具備したことを特徴とする振動形センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3246213A JPH05118905A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 振動形センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3246213A JPH05118905A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 振動形センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118905A true JPH05118905A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17145204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3246213A Pending JPH05118905A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 振動形センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05118905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009002953A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Commiss Energ Atom | 表面技術を用いて製造されたピエゾ抵抗検出共鳴素子 |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP3246213A patent/JPH05118905A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009002953A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Commiss Energ Atom | 表面技術を用いて製造されたピエゾ抵抗検出共鳴素子 |
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