JPH0542611B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0542611B2 JPH0542611B2 JP59064188A JP6418884A JPH0542611B2 JP H0542611 B2 JPH0542611 B2 JP H0542611B2 JP 59064188 A JP59064188 A JP 59064188A JP 6418884 A JP6418884 A JP 6418884A JP H0542611 B2 JPH0542611 B2 JP H0542611B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- pressure
- gauge
- resistance
- temperature
- 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 - Lifetime
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜発明の属する技術分野＞
本発明は、半導体のピエゾ抵抗効果を利用した
圧力センサに関するものである。
圧力センサに関するものである。
＜従来技術＞
一般に半導体のピエゾ抵抗効果を利用した圧力
センサは、例えばシリコンからなる単結晶半導体
基板にエツチングで受圧ダイヤフラムを形成し、
かつ受圧ダイヤフラム上に拡散技術等によりゲー
ジ抵抗を設け、受圧ダイヤフラムの両面にかかる
圧力差に基づく応力をゲージ抵抗に作用させ、ゲ
ージ抵抗の抵抗値の変化から圧力差を検出するも
のである。通常は、受圧ダイヤフラム上に２個も
しくは４個のゲージ抵抗を設け、ハーフブリツジ
あるいはフルブリツジを構成し、ダイヤフラムに
かかる圧力差を表わす信号を得ている。ところ
で、この種の圧力センサにおいては、ゲージ抵抗
の温度依存性が大きいため、周囲温度の変化によ
る影響を受け、出力が変動する欠点がある。
センサは、例えばシリコンからなる単結晶半導体
基板にエツチングで受圧ダイヤフラムを形成し、
かつ受圧ダイヤフラム上に拡散技術等によりゲー
ジ抵抗を設け、受圧ダイヤフラムの両面にかかる
圧力差に基づく応力をゲージ抵抗に作用させ、ゲ
ージ抵抗の抵抗値の変化から圧力差を検出するも
のである。通常は、受圧ダイヤフラム上に２個も
しくは４個のゲージ抵抗を設け、ハーフブリツジ
あるいはフルブリツジを構成し、ダイヤフラムに
かかる圧力差を表わす信号を得ている。ところ
で、この種の圧力センサにおいては、ゲージ抵抗
の温度依存性が大きいため、周囲温度の変化によ
る影響を受け、出力が変動する欠点がある。
よつて一般には、サーミスタ，ポジスタ，トラン
ジスタ等の感温素子を用い、温度変化に応じてブ
リツジの電源電圧を制御することによつて、出力
変動の補償を行つている。この方法で精度よく補
償を行うには、ゲージ抵抗の温度特性と補償用感
温素子の温度特性を一致させる必要があるが、し
かしながらこれらを一致させることは容易でな
く、高精度な補償は困難であつた。しかもこのよ
うな補償のための調整工数は、恒温槽を使用し、
ゲージ抵抗の温度特性および補償用感温素子の温
度特性をいちいち測定して行わなければならない
等、圧力センサの全組立工数の半分近くを占めて
いる。
ジスタ等の感温素子を用い、温度変化に応じてブ
リツジの電源電圧を制御することによつて、出力
変動の補償を行つている。この方法で精度よく補
償を行うには、ゲージ抵抗の温度特性と補償用感
温素子の温度特性を一致させる必要があるが、し
かしながらこれらを一致させることは容易でな
く、高精度な補償は困難であつた。しかもこのよ
うな補償のための調整工数は、恒温槽を使用し、
ゲージ抵抗の温度特性および補償用感温素子の温
度特性をいちいち測定して行わなければならない
等、圧力センサの全組立工数の半分近くを占めて
いる。
また、基板の固定部に温度補償用ゲージ抵抗を
設けて、測定値の温度補償を行う事が行われてい
るが、ゲージ抵抗のピエゾ抵抗係数の温度係数β
まではキヤンセルできない。
設けて、測定値の温度補償を行う事が行われてい
るが、ゲージ抵抗のピエゾ抵抗係数の温度係数β
まではキヤンセルできない。
此のため、供給電源電圧に−βの温度係数を持
たせる等の工夫が必要となる。
たせる等の工夫が必要となる。
＜発明の目的＞
本発明は、周囲温度の変化による影響を有効に
補償できる構造の圧力センサを実現するにある。
補償できる構造の圧力センサを実現するにある。
＜問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、単結晶
半導体基板に設けられた受圧ダイアフラムと補償
用ダイアフラムと、該補償用ダイアフラムに所定
応力を生ずるように該補償用ダイアフラムの両面
にそれぞれ設けられた大気圧室と真空室と、前記
受圧ダイアフラムと前記補償用ダイアフラムとに
それぞれ設けられ該受圧ダイアフラムとカ補償用
ダイアフラムのいずれか一方には少なくとも２個
設けられたゲージ抵抗と、前記これらの３個のゲ
ージ抵抗の抵抗値から得られる測定圧とゲージ抵
抗の温度係数とピエゾ抵抗係数の温度係数に関係
する３個の関係式からゲージ抵抗の温度係数とピ
エゾ抵抗係数の温度係数が演算消去され測定圧を
演算する演算部とを具備する圧力センサを構成し
たものである。
半導体基板に設けられた受圧ダイアフラムと補償
用ダイアフラムと、該補償用ダイアフラムに所定
応力を生ずるように該補償用ダイアフラムの両面
にそれぞれ設けられた大気圧室と真空室と、前記
受圧ダイアフラムと前記補償用ダイアフラムとに
それぞれ設けられ該受圧ダイアフラムとカ補償用
ダイアフラムのいずれか一方には少なくとも２個
設けられたゲージ抵抗と、前記これらの３個のゲ
ージ抵抗の抵抗値から得られる測定圧とゲージ抵
抗の温度係数とピエゾ抵抗係数の温度係数に関係
する３個の関係式からゲージ抵抗の温度係数とピ
エゾ抵抗係数の温度係数が演算消去され測定圧を
演算する演算部とを具備する圧力センサを構成し
たものである。
＜実施例＞
第１図は本発明圧力センサの一実施例を示す断
面図、第２図はその要部の平面図である。両図に
おいて、１０は面方位が（100）のシリコン等の
単結晶半導体基板、１１は基板１０に異方性エツ
チングで形成された矩形の受圧ダイヤフラム、１
２は基板１０に異方性エツチングで形成された補
償用ダイヤフラム、１３は基板１０の固定部であ
る。２１，２２，２３，２４は各々拡散抵抗等の
ゲージ抵抗で、２１，２２は受圧ダイヤフラム１
１の表面にその長手方向（電流方向）が直交し、
かつ近接して形成されており、２３，２４は補償
用ダイヤフラム１２の表面にその長手方向が直交
し、かつ近接して形成されている。３１，３２は
各々シリコンあるいはガラス等のボデーで、真空
容器（図示せず）内で単結晶半導体基板１０の固
定部１３が陽極接合あるいは低融点ガラス接合な
どにより固定される。この接合により基板１０の
補償用ダイヤフラム１２側の凹部とボデー３１と
で囲まれた内部空所４０は真空となつている。ま
た基台３１には受圧ダイヤフラム１１の裏面に大
気圧P0を与えるための開口３１aが設けられてい
る。ボデー３２には受圧ダイヤフラム１１の表面
に被測定圧PM（大気圧P0との差）を与えるための
開口３２aと、補償用ダイヤフラム１２の表面に
大気圧P0を与えるための開口３２bが設けられて
いる。これにより受圧ダイヤフラム１１は被測定
圧PMに感応し、補償用ダイヤフラム１２は大気
圧と真空との差PSに感応する。そして、大気圧と
真空との差PSは、大気圧が地域差などでわずかに
変動するが、ほぼ一定（約−１Kg／cm2）である。
面図、第２図はその要部の平面図である。両図に
おいて、１０は面方位が（100）のシリコン等の
単結晶半導体基板、１１は基板１０に異方性エツ
チングで形成された矩形の受圧ダイヤフラム、１
２は基板１０に異方性エツチングで形成された補
償用ダイヤフラム、１３は基板１０の固定部であ
る。２１，２２，２３，２４は各々拡散抵抗等の
ゲージ抵抗で、２１，２２は受圧ダイヤフラム１
１の表面にその長手方向（電流方向）が直交し、
かつ近接して形成されており、２３，２４は補償
用ダイヤフラム１２の表面にその長手方向が直交
し、かつ近接して形成されている。３１，３２は
各々シリコンあるいはガラス等のボデーで、真空
容器（図示せず）内で単結晶半導体基板１０の固
定部１３が陽極接合あるいは低融点ガラス接合な
どにより固定される。この接合により基板１０の
補償用ダイヤフラム１２側の凹部とボデー３１と
で囲まれた内部空所４０は真空となつている。ま
た基台３１には受圧ダイヤフラム１１の裏面に大
気圧P0を与えるための開口３１aが設けられてい
る。ボデー３２には受圧ダイヤフラム１１の表面
に被測定圧PM（大気圧P0との差）を与えるための
開口３２aと、補償用ダイヤフラム１２の表面に
大気圧P0を与えるための開口３２bが設けられて
いる。これにより受圧ダイヤフラム１１は被測定
圧PMに感応し、補償用ダイヤフラム１２は大気
圧と真空との差PSに感応する。そして、大気圧と
真空との差PSは、大気圧が地域差などでわずかに
変動するが、ほぼ一定（約−１Kg／cm2）である。
このように構成した本発明圧力センサにおい
て、まず受圧ダイヤフラム１１に設けたゲージ抵
抗２１，２２には、被測定圧PMに基づくＸ径方
向（ゲージ抵抗２１の長手方向）の応力σXMとＹ
方向（ゲージ抵抗２２の長手方向）の応力σYMが
作用する。ゲージ抵抗２１，２２の抵抗値RM1，
RM2は、基準温度t0のときの初期抵抗をR0、R0の
抵抗温度係数をα、基準温度t0のときの長手方向
および直角方向のピエゾ抵抗係数をπl0，πt0、ピ
エゾ抵抗係数の温度係数をβ、基準温度t0からの
温度変化をｔ、受圧ダイヤフラム１１の構造やゲ
ージ抵抗２１，２２の配置位置で決まる定数を
k1，k2とするとそれぞれ次式で与えられる。
て、まず受圧ダイヤフラム１１に設けたゲージ抵
抗２１，２２には、被測定圧PMに基づくＸ径方
向（ゲージ抵抗２１の長手方向）の応力σXMとＹ
方向（ゲージ抵抗２２の長手方向）の応力σYMが
作用する。ゲージ抵抗２１，２２の抵抗値RM1，
RM2は、基準温度t0のときの初期抵抗をR0、R0の
抵抗温度係数をα、基準温度t0のときの長手方向
および直角方向のピエゾ抵抗係数をπl0，πt0、ピ
エゾ抵抗係数の温度係数をβ、基準温度t0からの
温度変化をｔ、受圧ダイヤフラム１１の構造やゲ
ージ抵抗２１，２２の配置位置で決まる定数を
k1，k2とするとそれぞれ次式で与えられる。
RM1＝R0（１＋αt）｛１＋k1PM（１＋βt）｝……(1)
RM2＝R0（１＋αt）｛１＋k2PM（１＋βt）｝……(2)
ここで、k1PM＝πl0σXM＋πt0σYM
k2PM＝πl0σYM＋πt0σXM
一方補償用ダイヤフラム１２に設けたゲージ抵
抗２３，２４には、大気圧P0と真空との差Psに
基づくＸ方向（ゲージ抵抗２３の長手方向）の応
力σXSとＹ方向（ゲージ抵抗２４の長手方向）の
応力σYSが作用する。ゲージ抵抗２３，２４の抵
抗値RS1，RS2は、補償用ダイヤフラム１２の構造
やゲージ抵抗２３，２４の配置位置で決まる定数
をk3，k4とするとそれぞれ次式で与えられる。
抗２３，２４には、大気圧P0と真空との差Psに
基づくＸ方向（ゲージ抵抗２３の長手方向）の応
力σXSとＹ方向（ゲージ抵抗２４の長手方向）の
応力σYSが作用する。ゲージ抵抗２３，２４の抵
抗値RS1，RS2は、補償用ダイヤフラム１２の構造
やゲージ抵抗２３，２４の配置位置で決まる定数
をk3，k4とするとそれぞれ次式で与えられる。
RS1＝R0（１＋αt）｛１＋k3PS（１＋βt）｝……(3)
RS2＝R0（１＋αt）｛１＋k4PS（１＋βt）｝……(4)
ここで、k3PS＝πl0σXS＋πt0σYS
k4PS＝πl0σYS＋πt0σXS
よつて、ゲージ抵抗２１，２２，２３，２４の抵
抗値RM1，RM2，RS1，RS2に基づいて次式の演算
を行えば、 RM1−RM2／RS1−RS2＝kPM ……(5) ただし、ｋ＝（k1−k2）／（k3−k4）PS となり、温度係数αとβの項を有効に除去でき
る。すなわち、周囲温度の変化による影響を受け
ることなく、高精度に被測定圧PMを表わす信号
を得ることができる。しかも恒温槽の使用による
ゲージ抵抗の温度特性の測定が不要となり、単に
大気圧と真空との差PSのチエツクだけでよいた
め、圧力センサの組立工数の削減もできる。
抗値RM1，RM2，RS1，RS2に基づいて次式の演算
を行えば、 RM1−RM2／RS1−RS2＝kPM ……(5) ただし、ｋ＝（k1−k2）／（k3−k4）PS となり、温度係数αとβの項を有効に除去でき
る。すなわち、周囲温度の変化による影響を受け
ることなく、高精度に被測定圧PMを表わす信号
を得ることができる。しかも恒温槽の使用による
ゲージ抵抗の温度特性の測定が不要となり、単に
大気圧と真空との差PSのチエツクだけでよいた
め、圧力センサの組立工数の削減もできる。
また、単結晶半導体基板１０とボデー３１，３
２との接合で生ずる残留応力などの外乱力につい
ては、通常基板１０の厚さや接合幅を大きくして
その影響を小さくしている。さらに外乱力による
応力がゲージ抵抗２１，２２，２３，２４に作用
しても、ゲージ抵抗２１と２２およびゲージ抵抗
２３と２４にそれぞれ同じように作用し、これに
基づく抵抗値変化はそれぞれ等しいので、その影
響は(5)式の演算を行うことにより打ち消すことが
できる。
２との接合で生ずる残留応力などの外乱力につい
ては、通常基板１０の厚さや接合幅を大きくして
その影響を小さくしている。さらに外乱力による
応力がゲージ抵抗２１，２２，２３，２４に作用
しても、ゲージ抵抗２１と２２およびゲージ抵抗
２３と２４にそれぞれ同じように作用し、これに
基づく抵抗値変化はそれぞれ等しいので、その影
響は(5)式の演算を行うことにより打ち消すことが
できる。
第３図は本発明圧力センサに用いる信号処理回
路の一例を示す接続図である。第３図において、
５１a，５１b，５１c，５１dは各々センサアンプ
で、センサアンプ５１aの帰還回路にゲージ抵抗
２１が、センサアンプ５１bの帰還回路にゲージ
抵抗２２が、センサアンプ５１cの帰還回路にゲ
ージ抵抗２３が、センサアンプ５１dの帰還回路
にゲージ抵抗２４がそれぞれ接続されている。５
２は誤差増幅器で、その出力Ecが抵抗値の等しい
抵抗５３a，５３b，５３c，５３dをそれぞれ介し
てセンサアンプ５１a，５１b，５１c，５１dの入
力に加えられている。５４，５５は各々減算回路
である。減算回路５４は演算増幅器５４aと抵抗
値の等しい４個の演算抵抗５４b，５４c，５４d，
５４eからなり、センサアンプ５１cの出力ES1と
センサアンプ５１dの出力ES2との差（ES1−ES2）
を演算して、誤差増幅器５２の入力端子（−）に
抵抗５２aを介して加える。減算回路５５は演算
増幅器５５aと抵抗値の等しい４個の演算抵抗５
５b，５５c，５５d，５５eとからなり、センサア
ンプ５１aの出力EM1とセンサアンプ５１bの出力
EM2との差（EM1−EM2）を演算して、出力端子
OUTに出力電圧EOとして与える。５６は基準電
圧源で、一定電圧ERを誤差増幅器５２の入力端
子（＋）に与える。
路の一例を示す接続図である。第３図において、
５１a，５１b，５１c，５１dは各々センサアンプ
で、センサアンプ５１aの帰還回路にゲージ抵抗
２１が、センサアンプ５１bの帰還回路にゲージ
抵抗２２が、センサアンプ５１cの帰還回路にゲ
ージ抵抗２３が、センサアンプ５１dの帰還回路
にゲージ抵抗２４がそれぞれ接続されている。５
２は誤差増幅器で、その出力Ecが抵抗値の等しい
抵抗５３a，５３b，５３c，５３dをそれぞれ介し
てセンサアンプ５１a，５１b，５１c，５１dの入
力に加えられている。５４，５５は各々減算回路
である。減算回路５４は演算増幅器５４aと抵抗
値の等しい４個の演算抵抗５４b，５４c，５４d，
５４eからなり、センサアンプ５１cの出力ES1と
センサアンプ５１dの出力ES2との差（ES1−ES2）
を演算して、誤差増幅器５２の入力端子（−）に
抵抗５２aを介して加える。減算回路５５は演算
増幅器５５aと抵抗値の等しい４個の演算抵抗５
５b，５５c，５５d，５５eとからなり、センサア
ンプ５１aの出力EM1とセンサアンプ５１bの出力
EM2との差（EM1−EM2）を演算して、出力端子
OUTに出力電圧EOとして与える。５６は基準電
圧源で、一定電圧ERを誤差増幅器５２の入力端
子（＋）に与える。
このような構成の信号処理回路５０において
は、抵抗５３a，５３b，５３c，５３dの抵抗値を
等しく選び、その値をRcとすると各センサアン
プ５１a，５１b，５１c，５１dの出力EM1，EM2，
ES1，ES2はそれぞれ次式で与えられる。
は、抵抗５３a，５３b，５３c，５３dの抵抗値を
等しく選び、その値をRcとすると各センサアン
プ５１a，５１b，５１c，５１dの出力EM1，EM2，
ES1，ES2はそれぞれ次式で与えられる。
EM1＝−RM1／RcEc
EM2＝−RM2／RcEc
ES1＝−RS1／RcEC
ES2＝−RS2／RcEc ……(6)
そして、誤差増幅器５２により減算回路５４の出
力（ES1−ES2）が基準電圧ERと等しくなるよう
に、センサアンプ５１a〜５１dの入力電圧Ecが制
御されるので、次式の関係が成立する。
力（ES1−ES2）が基準電圧ERと等しくなるよう
に、センサアンプ５１a〜５１dの入力電圧Ecが制
御されるので、次式の関係が成立する。
１／Rc（RS1−RS2）Ec＝ER ……(7)
よつて、減算回路５５の出力端に得られる出力電
圧EOは、 EO＝EM1−EM2＝RM1−RM2／RS1−RS2ER ……(8) となり、(5)式の演算を実行でき、周囲温度の変化
の影響を受けることなく、被測定圧PMを表わす
信号電圧EOを得ることができる。なお信号処理
回路としては、各ゲージ抵抗２１，２２，２３，
２４に一定電流を流し、各ゲージ抵抗の電圧降下
をそれぞれＡ／Ｄ変換器でデイジタル量に変換後
マイクロコンピユータで、(5)式に相当するデイジ
タル演算を行う等種々の構成のものを用いること
ができる。さらに信号処理回路５０を単結晶半導
体基板１０上に形成すれば、Ｓ／Ｎ向上、小形化
を図ることができる。
圧EOは、 EO＝EM1−EM2＝RM1−RM2／RS1−RS2ER ……(8) となり、(5)式の演算を実行でき、周囲温度の変化
の影響を受けることなく、被測定圧PMを表わす
信号電圧EOを得ることができる。なお信号処理
回路としては、各ゲージ抵抗２１，２２，２３，
２４に一定電流を流し、各ゲージ抵抗の電圧降下
をそれぞれＡ／Ｄ変換器でデイジタル量に変換後
マイクロコンピユータで、(5)式に相当するデイジ
タル演算を行う等種々の構成のものを用いること
ができる。さらに信号処理回路５０を単結晶半導
体基板１０上に形成すれば、Ｓ／Ｎ向上、小形化
を図ることができる。
なお、外乱力による各ゲージ抵抗２１〜２４の
抵抗値変化が等しい場合には、ゲージ抵抗２２お
よびゲージ抵抗２４のいずれか一方を省略して次
式により被測定圧PMを算出するようにしてもよ
い。
抵抗値変化が等しい場合には、ゲージ抵抗２２お
よびゲージ抵抗２４のいずれか一方を省略して次
式により被測定圧PMを算出するようにしてもよ
い。
（RM1−RS2）＋k4／k3−k4（RS1−RS2）／k1／k1−k2
（RS1−RS2）＝kPM ……(9) k3／k3−k4（RM1−RM2）／（RS1−RM2）＋k2／k1−k2
（RM1−RM2）＝kPM ……(10) また固定部１３にゲージ抵抗２５を設ければ、ゲ
ージ抵抗２５には被測定圧PMに基づく応力およ
び基準圧PSに基づく応力が作用せず、その抵抗値
RZは、 RZ＝（R0（１＋αt） ……(11) で与えられるので、次式により被測定圧PMを算
出することができる。
（RS1−RS2）＝kPM ……(9) k3／k3−k4（RM1−RM2）／（RS1−RM2）＋k2／k1−k2
（RM1−RM2）＝kPM ……(10) また固定部１３にゲージ抵抗２５を設ければ、ゲ
ージ抵抗２５には被測定圧PMに基づく応力およ
び基準圧PSに基づく応力が作用せず、その抵抗値
RZは、 RZ＝（R0（１＋αt） ……(11) で与えられるので、次式により被測定圧PMを算
出することができる。
RM1−RZ／RS1−RZ＝k1／k3PS・PM
RM1−RM2／RS1−RZ＝k1−k2／k3PS・PM
RM1−RZ／RS1−RS2＝k1／（k3−k4）PS・PM ……(12)
なお上述では、単結晶半導体基板１０に異方性
エツチングで矩形の受圧ダイヤフラムおよび補償
ダイヤフラムを形成する場合を例示したが、等方
性エツチングで円形の受圧ダイヤフラムおよび補
償用ダイヤフラムを形成してもよい。またゲージ
抵抗２１，２２（および２３，２４）として第４
図に示すように一体的に形成したものを用いれ
ば、より特性を揃えることができ、補償精度を上
げ得る。また、ゲージ抵抗２１，２３と２２，２
４とを被測定電圧PM（基準圧PS）に基づく応力が
差動的に変化する受圧ダイヤフラム（補償用ダイ
ヤフラム）の２点に別々に設ける場合には、必ら
ずしも直交させる必要はない。さらに受圧ダイヤ
フラム１１の裏面を真空とすれば絶対圧を測定で
きる。
エツチングで矩形の受圧ダイヤフラムおよび補償
ダイヤフラムを形成する場合を例示したが、等方
性エツチングで円形の受圧ダイヤフラムおよび補
償用ダイヤフラムを形成してもよい。またゲージ
抵抗２１，２２（および２３，２４）として第４
図に示すように一体的に形成したものを用いれ
ば、より特性を揃えることができ、補償精度を上
げ得る。また、ゲージ抵抗２１，２３と２２，２
４とを被測定電圧PM（基準圧PS）に基づく応力が
差動的に変化する受圧ダイヤフラム（補償用ダイ
ヤフラム）の２点に別々に設ける場合には、必ら
ずしも直交させる必要はない。さらに受圧ダイヤ
フラム１１の裏面を真空とすれば絶対圧を測定で
きる。
＜発明の効果＞
本発明においては、
(1) 受圧ダイアフラムと補償用ダイヤフラムとに
設けられた３個のゲージ抵抗の抵抗値から、測
定圧PMと、ゲージ抵抗の温度係数αと、ピエ
ゾ抵抗係数の温度係数βに関係する３個の関係
式が得られるので、ゲージ抵抗の温度係数α
と、ピエゾ抵抗係数の温度係数βが、演算部に
より演算消去でき、周囲温度の変化による影響
を受けることなく、高精度に測定圧を測定する
ことができる。
設けられた３個のゲージ抵抗の抵抗値から、測
定圧PMと、ゲージ抵抗の温度係数αと、ピエ
ゾ抵抗係数の温度係数βに関係する３個の関係
式が得られるので、ゲージ抵抗の温度係数α
と、ピエゾ抵抗係数の温度係数βが、演算部に
より演算消去でき、周囲温度の変化による影響
を受けることなく、高精度に測定圧を測定する
ことができる。
(2) 従来例の如く、ゲージ抵抗の温度特性を、恒
温槽を使用していちいち測定する必要もなく、
組み立て工数の大幅な削減ができる。
温槽を使用していちいち測定する必要もなく、
組み立て工数の大幅な削減ができる。
(3) 受圧ダイアフラムと補償用ダイアフラムとが
単結晶半導体基板に設けられたので、同一工程
で受圧ダイアフラムと補償用ダイアフラムとが
同時に形成出来るので、実質的に安価な圧力セ
ンサが得られる。
単結晶半導体基板に設けられたので、同一工程
で受圧ダイアフラムと補償用ダイアフラムとが
同時に形成出来るので、実質的に安価な圧力セ
ンサが得られる。
(4) 補償用ダイアフラムに所定応力を発生させる
のに、真空圧と大気圧とを利用したので、所定
応力を容易に且つ確実に得る事ができる。
のに、真空圧と大気圧とを利用したので、所定
応力を容易に且つ確実に得る事ができる。
第１図は本発明圧力センサの一実施例を示す断
面図、第２図はその要部の平面図、第３図は本発
明圧力センサの信号処理部の一実施例を示す接続
図、第４図は本発明圧力センサに用いるゲージ抵
抗の平面図である。 １０……単結晶半導体基板、１１……受圧ダイ
ヤフラム、１２……補償用ダイヤフラム、１３…
…固定部、２１，２２，２３，２４，２５……ゲ
ージ抵抗、３１，３２……ボデー、４０……真空
室、５０……信号処理回路。
面図、第２図はその要部の平面図、第３図は本発
明圧力センサの信号処理部の一実施例を示す接続
図、第４図は本発明圧力センサに用いるゲージ抵
抗の平面図である。 １０……単結晶半導体基板、１１……受圧ダイ
ヤフラム、１２……補償用ダイヤフラム、１３…
…固定部、２１，２２，２３，２４，２５……ゲ
ージ抵抗、３１，３２……ボデー、４０……真空
室、５０……信号処理回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単結晶半導体基板に設けられた受圧ダイアフ
ラムと補償用ダイアフラムと、 該補償用ダイアフラムに所定応力を生ずるよう
に該補償用ダイアフラムの両面にそれぞれ設けら
れた大気圧室と真空室と、 前記受圧ダイアフラムと前記補償用ダイアフラ
ムとにそれぞれ設けられ該受圧ダイアフラムとカ
補償用ダイアフラムのいずれか一方には少なくと
も２個設けられたゲージ抵抗と、 前記これらの３個のゲージ抵抗の抵抗値から得
られる測定圧とゲージ抵抗の温度係数とピエゾ抵
抗係数の温度係数に関係する３個の関係式からゲ
ージ抵抗の温度係数とピエゾ抵抗係数の温度係数
が演算消去され測定圧を演算する演算部と を具備する圧力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6418884A JPS60205328A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6418884A JPS60205328A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205328A JPS60205328A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0542611B2 true JPH0542611B2 (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=13250829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6418884A Granted JPS60205328A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60205328A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4773269A (en) * | 1986-07-28 | 1988-09-27 | Rosemount Inc. | Media isolated differential pressure sensors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55106331A (en) * | 1979-02-09 | 1980-08-15 | Hitachi Ltd | Pressure sensor of semiconductor strain gauge |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP6418884A patent/JPS60205328A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55106331A (en) * | 1979-02-09 | 1980-08-15 | Hitachi Ltd | Pressure sensor of semiconductor strain gauge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60205328A (ja) | 1985-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100741520B1 (ko) | 다이어프램을 갖는 반도체 압력 센서 | |
| JPS6021330B2 (ja) | 多重機能圧力センサ | |
| US9157826B2 (en) | Method and system to compensate for temperature and pressure in piezo resistive devices | |
| US9395386B2 (en) | Electronic tilt compensation for diaphragm based pressure sensors | |
| JPH0777266B2 (ja) | 半導体歪み検出装置 | |
| JPH08510549A (ja) | 統合的な温度信号を出力する歪みゲージセンサ | |
| EP3196618B1 (en) | Pseudo differential pressure sensing bridge configuration | |
| GB2201791A (en) | Transducer signal conditioner | |
| JPH0542611B2 (ja) | ||
| JPH0542610B2 (ja) | ||
| JPH0542612B2 (ja) | ||
| JPH0455542B2 (ja) | ||
| JPS6222272B2 (ja) | ||
| JPH0542608B2 (ja) | ||
| JPS6255629B2 (ja) | ||
| JPH0542607B2 (ja) | ||
| JPH04204060A (ja) | 半導体加速度検出装置 | |
| JPH0313537B2 (ja) | ||
| JPH0814521B2 (ja) | 半導体圧力センサの温度補償方法 | |
| JPH0476047B2 (ja) | ||
| JPH04114478A (ja) | 半導体装置 | |
| US3303702A (en) | Pressure transducers | |
| JPH042170A (ja) | 半導体拡散抵抗形圧力センサにおけるスパン電圧温度補償方法 | |
| JPH0476046B2 (ja) | ||
| JPH0542609B2 (ja) |