JPH05118934A - 圧力センサ装置及びその温度補償調整方法 - Google Patents

圧力センサ装置及びその温度補償調整方法

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JPH05118934A
JPH05118934A JP30836891A JP30836891A JPH05118934A JP H05118934 A JPH05118934 A JP H05118934A JP 30836891 A JP30836891 A JP 30836891A JP 30836891 A JP30836891 A JP 30836891A JP H05118934 A JPH05118934 A JP H05118934A
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switching
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強 井上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体圧力センサ素子を用いた圧力センサ装
置において、製造工程上のトリミングを廃止して製造コ
ストを低減させ、また、材料コストを低減させることを
目的とする。 【構成】 圧力に応じた出力電圧を発生する半導体圧力
センサ素子1と、該センサ素子1の出力電圧を増幅する
アンプ8と、該センサ素子1のオフセット電圧温度変化
量を補償するネットワーク抵抗3と、このネットワーク
抵抗3の接続を切り換える極性切り換え用FETスイッ
チ2及びネットワーク切り換え用FETスイッチ4と、
各FETスイッチ2,4の状態を保持するためのヒュー
ズROM7と、各FETスイッチ2,4のゲートに外部
から与えられる補償データをライト信号に基づきヒュー
ズROM7に書き込むとともに、リード信号に基づきそ
の内容を読み出して各FETスイッチ2,4のゲートに
与えるライト・リードコントロール回路6等を、1個の
半導体チップ上に形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体圧力センサ素
子を用いた圧力センサ装置及びその温度補償調整方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の半導体圧力センサ素子と
その周辺回路図であり、29は厚膜基板上に実装された
半導体圧力センサ素子、30は厚膜基板上に形成された
極性切り換え用の厚膜抵抗、31は厚膜基板上に形成さ
れた,センサのオフセット電圧温度変化量を補償するネ
ットワーク抵抗、33は集積回路32上に形成されたセ
ンサ信号増幅用アンプである。
【0003】次に動作について説明する。半導体圧力セ
ンサ素子29は、電気的な等価回路としてゲージ抵抗4
本でブリッジを形成し、圧力に応じた出力電圧を発生す
る。ブリッジの両端電圧V+,V−は、厚膜基板上の導
体配線を介して集積回路32上のアンプ33で差動増幅
する。半導体圧力センサ素子29の両端電圧V+,V−
は、オフセット電圧温度変化量を持ち、これを打ち消す
方向でブリッジの一辺にネットワーク抵抗31を接続す
る。極性切り換え用厚膜抵抗30は、ブリッジの両端電
圧V+,V−のいずれかの側のブリッジ抵抗にネットワ
ーク抵抗31を接続するかの選択用抵抗で、製造工程上
のトリミングで選択する。この例では、ネットワーク抵
抗31は2本で構成しているため、計4種類の抵抗値を
トリミングにより選択可能としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の圧力セ
ンサ装置は以上のように構成されているため、予め半導
体圧力センサ素子のオフセット電圧温度変化量を測定
し、厚膜基板上に形成された極性切り換え用厚膜抵抗,
及びネットワーク抵抗を製造工程上でトリミングするこ
とが必要で、トリミングに多くの時間を要するという問
題点があった。また、半導体圧力センサ素子と、厚膜基
板、及びアンプを内蔵した集積回路が必要で、コストが
かかるという問題もあった。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、製造工程上のトリミングを廃止
して製造コストを低減させ、また、半導体チップ上にセ
ンサ素子,アンプ,ネットワーク抵抗等を形成すること
により、材料コストを低減させることを目的とする。さ
らに、この装置に適した温度補償調整方法を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る圧力センサ装置は、半導体圧力センサ素子と、ネット
ワーク抵抗と、このネットワーク抵抗の上記半導体圧力
センサ素子への接続を切り換える切り換え回路と、1回
のみ電気的に書き込み可能で上記切り換え回路の切り換
え状態を保持するための不揮発性半導体メモリと、上記
切り換え回路の制御端子に外部から与えられる補償デー
タをライト信号に基づき上記不揮発性半導体メモリに書
き込むとともに、リード信号に基づき上記不揮発性半導
体メモリの内容を読み出して切り換え回路の制御端子に
与える制御手段とを備えたものである。
【0007】また、請求項2に係る圧力センサ装置は、
1回のみ電気的に書き込み可能な上記不揮発性半導体メ
モリの代わりに、EEPROM(Electronic Erasable
andProgrammable Read Only Memory)に代表される電気
的に書き換え可能な不揮発性半導体メモリを用いたもの
である。
【0008】また、請求項3に係る圧力センサ装置は、
半導体圧力センサ素子と、センサ出力増幅用のアンプ
と、ネットワーク抵抗と、このネットワーク抵抗の上記
半導体圧力センサ素子への接続を切り換える切り換え回
路と、電気的に書き込み可能で上記切り換え回路の切り
換え状態を保持するための不揮発性半導体メモリと、上
記切り換え回路の制御端子に外部から与えられる補償デ
ータをライト信号に基づき上記不揮発性半導体メモリに
書き込むとともに、リード信号に基づき上記不揮発性半
導体メモリの内容を読み出して切り換え回路の制御端子
に与える制御手段とを、半導体チップ上に形成したもの
である。
【0009】また、請求項4に係る圧力センサ装置の温
度補償調整方法は、複数の上記圧力センサ装置を恒温槽
に入れて任意の圧力及び温度雰囲気を与えた状態で、個
々の圧力センサ装置に補償データを与えるとともに、個
々の圧力センサ装置の出力をモニタしながら補償データ
を変化させ、圧力センサ装置の出力が最適値の時、当該
圧力センサ装置にライト信号を与えるものである。
【0010】
【作用】この発明の請求項1においては、従来のトリミ
ングを廃止し、ヒューズROM等の不揮発性半導体メモ
リに補償データを保持させることにより、半導体圧力セ
ンサ素子のオフセット電圧温度変化量を容易に短時間で
調整することができ、製造コストが安価になる。
【0011】また、請求項2では、電気的に書き換え可
能なEEPROM等の不揮発性半導体メモリに補償デー
タを保持させるので、一度設定したある温度範囲の補償
データを、これとは違う温度補償範囲に変更が可能にな
る。
【0012】また、請求項3では、半導体圧力センサ素
子,アンプ,ネットワーク抵抗,切り換え回路,不揮発
性半導体メモリ等を半導体チップ上に形成し、ワンチッ
プ化することにより、材料コストが安価になる。
【0013】また、請求項4の温度補償調整方法では、
従来のセンサ個々のトリミングから複数個同時のROM
への補償データ書き込みによる調整に切り換えたため、
調整が容易で短時間で行なえ、製造コストが安価にな
る。
【0014】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の一実施例の構成を示す回路図で
ある。図において、1は半導体圧力センサ素子、2は極
性切り換え用FETスイッチ(切り換え回路)、3は拡
散抵抗で形成されたネットワーク抵抗、4はネットワー
ク切り換え用FETスイッチ(切り換え回路)であり、
ネットワーク抵抗3は極性切り換え用FETスイッチ2
を介して半導体圧力センサ素子1の各出力に接続され、
ネットワーク切り換え用FETスイッチ4を介して接地
されている。5はヒューズROM7の記録データを増幅
して上記各FETスイッチ2,3のゲートに与えるセン
スアンプ・出力バッファ、6はヒューズROM7にデー
タを書き込むか,ヒューズROM7からデータを読み出
すかを制御するライト・リードコントロール回路(制御
手段)、7はFETスイッチ2,4のオンオフ状態をデ
ータとして保持するヒューズROM(1回のみ電気的に
書き込み可能な不揮発性半導体メモリ)、8は半導体圧
力センサ素子1の出力信号を増幅するアンプ、9は各F
ETスイッチ2,4のゲートに補償データを与えるとと
もに、ヒューズROM7に当該データを書き込むための
データ信号線、10はヒューズROM7にデータを書き
込むか,ヒューズROM7からデータをリードするかの
信号を入力するライト・リード信号線である。ここで、
上記各要素は全て1個の半導体チップ上に形成されてい
る。
【0015】次に動作の詳細について説明する。半導体
圧力センサ素子1に仮に圧力0[mmHg],温度−30[℃]
を与えた時のセンサ出力電圧をオフセット電圧とする。
ここで温度を100[℃]に変化させると、半導体圧力セ
ンサ素子1を形成している4本の抵抗は温度依存性を持
っていることから、ブリッジのバランスがくずれ、温度
変化に応じたセンサ出力電圧の変化が発生する。この変
化を少なくするようなデータをデータ信号線9から入力
し、値が決定した時点で、ライト・リード信号線10か
らライト信号を入力する。これにより、半導体圧力セン
サ素子1のオフセット電圧温度変化量を補償するデータ
を、ヒューズROM7に記録したことになる。以後、ラ
イト・リード信号線10よりリード信号を与えること
で、ヒューズROM7に記録された補償データがセンス
アンプ・出力バッファ5を介してFETスイッチ2及び
4を動作させ、半導体圧力センサ素子1のオフセット温
度変化を補償する形に半導体圧力センサ素子1とネット
ワーク抵抗3を接続する。
【0016】実施例2.なお、上記実施例では、1回の
み電気的に書き込み可能なヒューズROM7を用いた
が、ヒューズROM7を図2の回路図に示すように電気
的に何回も書き換え可能なEEPROM11に代えるこ
とにより、EEPROM11に記録したデータを再び任
意の値に電気的に書き換えられる。従って、一度設定し
たある温度範囲の補償データを、これとは違う温度補償
範囲に変更が可能となる。
【0017】実施例3.次に、上記装置の温度補償調整
方法の一実施例について図3で説明する。図において、
12,13はそれぞれ上述した圧力センサ装置(センサ
1,センサ2)、14は切り換え回路、15は各圧力セ
ンサ装置12,13の出力信号のモニタ回路、16は各
圧力センサ装置12,13へ供給するライト・リード信
号等を制御するライト・リードコントロール回路、17
は上記切り換え回路14,モニタ回路15,ライト・リ
ードコントロール回路16を制御するコントロール回路
である。18は圧力センサ回路12,13に温度雰囲気
を与えるための恒温槽、19は切り換え回路14,モニ
タ回路15,ライト・リードコントロール回路16及び
コントロール回路17を包括したデータ書き込み装置で
ある。他の信号線20〜28については以下の詳細説明
と併せて説明する。
【0018】この例では、2個の圧力センサ装置を同時
に補償調整する方法について説明する。圧力センサ装置
12,13は、恒温槽18により任意の圧力,及び温度
雰囲気を与えられている。この時の圧力センサ装置1
2,13の出力電圧(信号)21,22のうち、切り換
え回路14によりまず出力信号21が選択され、出力信
号24としてモニタ回路15に入力される。この時、ラ
イト・リードコントロール回路16はデータ信号線20
を介して圧力センサ装置12に補償データを入力する。
コントロール回路17は、コントロール信号26により
ライト・リードコントロール回路16から圧力センサ装
置12に与える補償データ信号を変化させ、最適値の
時,ライト・リードコントロール回路16からリード・
ライト信号線25,切り換え回路14、リード・ライト
信号線27を介して圧力センサ装置12へライト信号を
与える。これにより、圧力センサ装置12に補償データ
が記録されたことになる。次に、切り換え回路14を圧
力センサ装置13側に切り換え、上記と同様の処理を繰
り返す。これにより、複数の圧力センサ装置を同時に補
償記録することが可能となる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1にお
ける圧力センサ装置は、半導体圧力センサ素子と、ネッ
トワーク抵抗と、このネットワーク抵抗の上記半導体圧
力センサ素子への接続を切り換える切り換え回路と、1
回のみ電気的に書き込み可能で上記切り換え回路の切り
換え状態を保持するための不揮発性半導体メモリと、上
記切り換え回路の制御端子に外部から与えられる補償デ
ータをライト信号に基づき上記不揮発性半導体メモリに
書き込むとともに、リード信号に基づき上記不揮発性半
導体メモリの内容を読み出して切り換え回路の制御端子
に与える制御手段とを備えて、従来のトリミングを廃止
し、ヒューズROM等の不揮発性半導体メモリに補償デ
ータを保持させることにより、半導体圧力センサ素子の
オフセット電圧温度変化量を容易に短時間で調整するこ
とができ、製造コストが安価になる効果がある。
【0020】また、請求項2における圧力センサ装置
は、1回のみ電気的に書き込み可能な上記不揮発性半導
体メモリの代わりに、EEPROMに代表される電気的
に書き換え可能な不揮発性半導体メモリを用いて、補償
データを保持させるので、一度設定したある温度範囲の
補償データを、これとは違う温度補償範囲に変更が可能
になる。
【0021】また、請求項3における圧力センサ装置
は、半導体圧力センサ素子と、センサ出力増幅用のアン
プと、ネットワーク抵抗と、このネットワーク抵抗の上
記半導体圧力センサ素子への接続を切り換える切り換え
回路と、電気的に書き込み可能で上記切り換え回路の切
り換え状態を保持するための不揮発性半導体メモリと、
上記切り換え回路の制御端子に外部から与えられる補償
データをライト信号に基づき上記不揮発性半導体メモリ
に書き込むとともに、リード信号に基づき上記不揮発性
半導体メモリの内容を読み出して切り換え回路の制御端
子に与える制御手段とを、半導体チップ上に形成してワ
ンチップ化することにより、材料コストが安価になる効
果がある。
【0022】また、請求項4における圧力センサ装置の
温度補償調整方法は、複数の上記圧力センサ装置を恒温
槽に入れて任意の圧力及び温度雰囲気を与えた状態で、
個々の圧力センサ装置に補償データを与えるとともに、
個々の圧力センサ装置の出力をモニタしながら補償デー
タを変化させ、圧力センサ装置の出力が最適値の時、当
該圧力センサ装置にライト信号を与えるものであり、従
来のセンサ個々のトリミングから複数個同時のROMへ
の補償データ書き込みによる調整に切り換えたため、調
整が容易で短時間で行なえ、製造コストが安価になる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による圧力センサ装置の一実施例を示
す回路図である。
【図2】この発明による圧力センサ装置の他の実施例を
示す回路図である。
【図3】この発明による圧力センサ装置の温度補償調整
方法の一実施例を示すブロック図である。
【図4】従来の圧力センサ装置の回路図である。
【符号の説明】
1 半導体圧力センサ素子 2 極性切り換え用FETスイッチ(切り換え回路) 3 ネットワーク抵抗 4 ネットワーク切り換え用FETスイッチ(切り換え
回路) 5 センスアンプ・出力バッファ 6 ライト・リードコントロール回路(制御手段) 7 ヒューズROM(不揮発性半導体メモリ) 8 アンプ 9 データ信号線 10 ライト・リード信号線 11 EEPROM(不揮発性半導体メモリ) 12,13 圧力センサ装置 14 切り換え回路 15 モニタ回路 16 ライト・リードコントロール回路 17 コントロール回路 18 恒温槽 19 データ書き込み装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力に応じた出力電圧を発生する半導体
    圧力センサ素子と、この半導体圧力センサ素子のオフセ
    ット電圧温度変化量を補償するネットワーク抵抗と、こ
    のネットワーク抵抗の上記半導体圧力センサ素子への接
    続を切り換える切り換え回路と、1回のみ電気的に書き
    込み可能で上記切り換え回路の切り換え状態を保持する
    ための不揮発性半導体メモリと、上記切り換え回路の制
    御端子に外部から与えられる補償データをライト信号に
    基づき上記不揮発性半導体メモリに書き込むとともに、
    リード信号に基づき上記不揮発性半導体メモリの内容を
    読み出して切り換え回路の制御端子に与える制御手段と
    を備えたことを特徴とする圧力センサ装置。
  2. 【請求項2】 圧力に応じた出力電圧を発生する半導体
    圧力センサ素子と、この半導体圧力センサ素子のオフセ
    ット電圧温度変化量を補償するネットワーク抵抗と、こ
    のネットワーク抵抗の上記半導体圧力センサ素子への接
    続を切り換える切り換え回路と、電気的に書き換え可能
    で上記切り換え回路の切り換え状態を保持するための不
    揮発性半導体メモリと、上記切り換え回路の制御端子に
    外部から与えられる補償データをライト信号に基づき上
    記不揮発性半導体メモリに書き込むとともに、リード信
    号に基づき上記不揮発性半導体メモリの内容を読み出し
    て切り換え回路の制御端子に与える制御手段とを備えた
    ことを特徴とする圧力センサ装置。
  3. 【請求項3】 圧力に応じた出力電圧を発生する半導体
    圧力センサ素子と、この半導体圧力センサ素子の出力電
    圧を増幅するアンプと、上記半導体圧力センサ素子のオ
    フセット電圧温度変化量を補償するネットワーク抵抗
    と、このネットワーク抵抗の上記半導体圧力センサ素子
    への接続を切り換える切り換え回路と、電気的に書き込
    み可能で上記切り換え回路の切り換え状態を保持するた
    めの不揮発性半導体メモリと、上記切り換え回路の制御
    端子に外部から与えられる補償データをライト信号に基
    づき上記不揮発性半導体メモリに書き込むとともに、リ
    ード信号に基づき上記不揮発性半導体メモリの内容を読
    み出して切り換え回路の制御端子に与える制御手段と
    を、半導体チップ上に形成したことを特徴とする圧力セ
    ンサ装置。
  4. 【請求項4】 圧力に応じた出力電圧を発生する半導体
    圧力センサ素子と、この半導体圧力センサ素子のオフセ
    ット電圧温度変化量を補償するネットワーク抵抗と、こ
    のネットワーク抵抗の上記半導体圧力センサ素子への接
    続を切り換える切り換え回路と、電気的に書き込み可能
    で上記切り換え回路の切り換え状態を保持するための不
    揮発性半導体メモリと、上記切り換え回路の制御端子に
    外部から与えられる補償データをライト信号に基づき上
    記不揮発性半導体メモリに書き込むとともに、リード信
    号に基づき上記不揮発性半導体メモリの内容を読み出し
    て切り換え回路の制御端子に与える制御手段とを備えた
    圧力センサ装置の温度補償調整方法であって、複数の上
    記圧力センサ装置を恒温槽に入れて任意の圧力及び温度
    雰囲気を与えた状態で、個々の圧力センサ装置に補償デ
    ータを与えるとともに、個々の圧力センサ装置の出力を
    モニタしながら補償データを変化させ、圧力センサ装置
    の出力が最適値の時、当該圧力センサ装置にライト信号
    を与えることを特徴とする圧力センサ装置の温度補償調
    整方法。
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