JPH08178957A - シリコン加速度計 - Google Patents
シリコン加速度計Info
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- JPH08178957A JPH08178957A JP32062694A JP32062694A JPH08178957A JP H08178957 A JPH08178957 A JP H08178957A JP 32062694 A JP32062694 A JP 32062694A JP 32062694 A JP32062694 A JP 32062694A JP H08178957 A JPH08178957 A JP H08178957A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動、衝撃等の加速度のダイナミックな変化
を計測する用途の加速度計に自己診断機能をもたせる。 【構成】 ペンデュラム１はシリコン単結晶基板で作ら
れ、枠部２，錘部３，梁部４を有する。ペンデュラム１
の上側及び下側に錘部３の変位を制限する上部ストッパ
８及び下部ストッパ９が配される。梁部４の上面に複数
のピエゾ抵抗素子が形成され、それらを接続してブリッ
ジ回路が構成される。その一方の対角に直流電圧を印加
したとき他方の対角に発生した電圧が信号検出回路２２
で検出される。両ストッパの内面に第１，第２セルフテ
スト電極８ａ，９ａが形成される。自己試験では電極８
ａ，９ａに第１試験電圧ｖ1 ＝±Ｖo ＋Ｖo sin ωｔ、
第２試験電圧Ｖ2 ＝±Ｖo −Ｖo sin ωｔが印加され、
ブリッジ回路の電源供給用の一方の接続点に接地電位を
与え、他方の接続点に負の直流電圧±Ｅが与えられ、そ
のときのブリッジ出力が検出される。
を計測する用途の加速度計に自己診断機能をもたせる。 【構成】 ペンデュラム１はシリコン単結晶基板で作ら
れ、枠部２，錘部３，梁部４を有する。ペンデュラム１
の上側及び下側に錘部３の変位を制限する上部ストッパ
８及び下部ストッパ９が配される。梁部４の上面に複数
のピエゾ抵抗素子が形成され、それらを接続してブリッ
ジ回路が構成される。その一方の対角に直流電圧を印加
したとき他方の対角に発生した電圧が信号検出回路２２
で検出される。両ストッパの内面に第１，第２セルフテ
スト電極８ａ，９ａが形成される。自己試験では電極８
ａ，９ａに第１試験電圧ｖ1 ＝±Ｖo ＋Ｖo sin ωｔ、
第２試験電圧Ｖ2 ＝±Ｖo −Ｖo sin ωｔが印加され、
ブリッジ回路の電源供給用の一方の接続点に接地電位を
与え、他方の接続点に負の直流電圧±Ｅが与えられ、そ
のときのブリッジ出力が検出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自己診断機能を有する
シリコン加速度計に関し、特に試験電圧として直流バイ
アスの重畳した交流を用い、センサ出力の交流分を検出
して自己診断を行うようにした加速度計に関する。
シリコン加速度計に関し、特に試験電圧として直流バイ
アスの重畳した交流を用い、センサ出力の交流分を検出
して自己診断を行うようにした加速度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】自己診断機能を有するシリコン加速度計
は図３（特開平６−１４８２３０号公報の図７と対応す
る）に示すように、シリコン単結晶基板に錘部３と、枠
部２と、錘部３を支え、たわみを発生する肉薄の梁部４
と、梁部４上に形成したピエゾ抵抗素子５（５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄ）と、錘部３の上側及び下側に位置し加
速度による錘部３の変位を規制して梁部４の破損を防止
する上部ストッパ８と下部ストッパ９と、上部ストッパ
８の錘部３に対向する面に形成されたセルフテスト電極
１２と、センサチップ（ペンデュラム）１の錘部３の上
面に形成されたセルフテスト電極６とを有する。入力加
速度によって錘部３が上下に変位され、そのとき梁部４
に発生するたわみによりピエゾ抵抗の大きさが変化し、
これらピエゾ抵抗をアームとして構成したブリッジ回路
２１に出力が生じ、この出力を信号検出回路２２によっ
て検出する。
は図３（特開平６−１４８２３０号公報の図７と対応す
る）に示すように、シリコン単結晶基板に錘部３と、枠
部２と、錘部３を支え、たわみを発生する肉薄の梁部４
と、梁部４上に形成したピエゾ抵抗素子５（５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄ）と、錘部３の上側及び下側に位置し加
速度による錘部３の変位を規制して梁部４の破損を防止
する上部ストッパ８と下部ストッパ９と、上部ストッパ
８の錘部３に対向する面に形成されたセルフテスト電極
１２と、センサチップ（ペンデュラム）１の錘部３の上
面に形成されたセルフテスト電極６とを有する。入力加
速度によって錘部３が上下に変位され、そのとき梁部４
に発生するたわみによりピエゾ抵抗の大きさが変化し、
これらピエゾ抵抗をアームとして構成したブリッジ回路
２１に出力が生じ、この出力を信号検出回路２２によっ
て検出する。
【０００３】自己診断試験の場合には、センサチップ
（ペンデュラム）１上のセルフテスト電極６と１２との
間に直流電圧Ｖｔを印加し、電極６，１２間に働くクー
ロン引力により錘部３を変位させ、これによりたわみの
生じた梁部４のピエゾ抵抗素子５（５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄ）の抵抗変化によるブリッジ出力を信号検出回路２
２によって検出する。そして印加した直流電圧Ｖt に対
するブリッジ出力の大きさによって加速度センサの良否
をチェックしている。
（ペンデュラム）１上のセルフテスト電極６と１２との
間に直流電圧Ｖｔを印加し、電極６，１２間に働くクー
ロン引力により錘部３を変位させ、これによりたわみの
生じた梁部４のピエゾ抵抗素子５（５ａ，５ｂ，５ｃ，
５ｄ）の抵抗変化によるブリッジ出力を信号検出回路２
２によって検出する。そして印加した直流電圧Ｖt に対
するブリッジ出力の大きさによって加速度センサの良否
をチェックしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】加速度計測において
は、振動、衝撃、姿勢変化などの加速度のダイナミック
な変化を計測することが多く、このような用途に用いる
加速度計ではその信号検出回路２２において、ブリッジ
回路２１の出力から直流成分が高域ろ波器により除去さ
れ交流成分のみが増幅される。従来の自己診断試験方法
では、セルフテスト電極６，１２間に直流電圧Ｖt を印
加し、ブリッジ回路２１の出力は直流となるので上記の
用途の加速度計には適用できない。そのため特別の振動
発生器を用意し、加速度計に振動、衝撃を与え、そのと
きの信号検出回路２２で検出されたブリッジ回路出力の
大きさから加速度計の良否の試験を行っていた。即ち、
従来の振動、衝撃等の加速度のダイナミックな変化を計
測する用途の加速度計では自己診断機能をもたせるのが
困難であった。この発明はこのような従来の問題を解決
するために為されたものである。
は、振動、衝撃、姿勢変化などの加速度のダイナミック
な変化を計測することが多く、このような用途に用いる
加速度計ではその信号検出回路２２において、ブリッジ
回路２１の出力から直流成分が高域ろ波器により除去さ
れ交流成分のみが増幅される。従来の自己診断試験方法
では、セルフテスト電極６，１２間に直流電圧Ｖt を印
加し、ブリッジ回路２１の出力は直流となるので上記の
用途の加速度計には適用できない。そのため特別の振動
発生器を用意し、加速度計に振動、衝撃を与え、そのと
きの信号検出回路２２で検出されたブリッジ回路出力の
大きさから加速度計の良否の試験を行っていた。即ち、
従来の振動、衝撃等の加速度のダイナミックな変化を計
測する用途の加速度計では自己診断機能をもたせるのが
困難であった。この発明はこのような従来の問題を解決
するために為されたものである。
【０００５】
（１）請求項１の発明では、上部ストッパ及び下部スト
ッパを絶縁基板または半導体基板で構成し、それらの錘
部と対向する内面に第１，第２セルフテスト電極をそれ
ぞれ形成し、それらの第１，第２セルフテスト電極に、
ペンデュラムの電位を基準にして第１試験電位（振幅Ｖ
o をもつ交流電圧に負または正の直流バイアス−Ｖo ま
たは＋Ｖo が重畳されている）及び第２試験電位（前記
交流電圧と極性が逆の交流電圧に負または正の直流バイ
アス−Ｖo または＋Ｖo が重畳されている）をそれぞれ
印加する。そして、ブリッジ回路の一方の対角に直流電
圧を印加し、他方の対角の出力を検出して、自己診断試
験を行う。
ッパを絶縁基板または半導体基板で構成し、それらの錘
部と対向する内面に第１，第２セルフテスト電極をそれ
ぞれ形成し、それらの第１，第２セルフテスト電極に、
ペンデュラムの電位を基準にして第１試験電位（振幅Ｖ
o をもつ交流電圧に負または正の直流バイアス−Ｖo ま
たは＋Ｖo が重畳されている）及び第２試験電位（前記
交流電圧と極性が逆の交流電圧に負または正の直流バイ
アス−Ｖo または＋Ｖo が重畳されている）をそれぞれ
印加する。そして、ブリッジ回路の一方の対角に直流電
圧を印加し、他方の対角の出力を検出して、自己診断試
験を行う。
【０００６】この方法によればペンデュラムは、交流電
圧の各周期毎に上側ストッパまたは下側ストッパとの間
に交互にクーロン引力が働き引っ張られる。これは、片
側の電極のみをセルフテスト電極とした場合に比べ、ペ
ンデュラムが中立の位置を中心に振動するので、外力に
よる実際の振動に近い状態で自己診断試験を行うことが
できる。
圧の各周期毎に上側ストッパまたは下側ストッパとの間
に交互にクーロン引力が働き引っ張られる。これは、片
側の電極のみをセルフテスト電極とした場合に比べ、ペ
ンデュラムが中立の位置を中心に振動するので、外力に
よる実際の振動に近い状態で自己診断試験を行うことが
できる。
【０００７】（２）請求項２の発明では、前記（１）に
おいて、ペンデュラムをブリッジ回路の前記一方の対角
の高電位側の接続点に接続するか、またはその接続点の
電位より高い電位に接続する。これによりペンデュラム
とピエゾ抵抗素子が互いに逆バイアスされる。 （３）請求項３の発明では、前記（１）において、上部
ストッパ及び下部ストッパがセラミック基板またはシリ
コン単結晶基板で構成されている。
おいて、ペンデュラムをブリッジ回路の前記一方の対角
の高電位側の接続点に接続するか、またはその接続点の
電位より高い電位に接続する。これによりペンデュラム
とピエゾ抵抗素子が互いに逆バイアスされる。 （３）請求項３の発明では、前記（１）において、上部
ストッパ及び下部ストッパがセラミック基板またはシリ
コン単結晶基板で構成されている。
【０００８】（４）請求項４の発明では、前記（１）に
おいて、第１，第２セルフテスト電極を設ける代わりに
上部ストッパ及び下部ストッパを導電体で構成する。 （５）請求項５の発明では、前記（１）乃至（３）のい
ずれかにおいて、信号検出回路に直流分をカットする高
域ろ波器が設けられている。 （６）請求項６の発明では、前記（１）乃至（３）のい
ずれかにおいて、第１，第２試験用電源の交流電圧とし
て正弦波を用いる。
おいて、第１，第２セルフテスト電極を設ける代わりに
上部ストッパ及び下部ストッパを導電体で構成する。 （５）請求項５の発明では、前記（１）乃至（３）のい
ずれかにおいて、信号検出回路に直流分をカットする高
域ろ波器が設けられている。 （６）請求項６の発明では、前記（１）乃至（３）のい
ずれかにおいて、第１，第２試験用電源の交流電圧とし
て正弦波を用いる。
【０００９】
【実施例】この発明の実施例を図１及び図２を参照して
説明する。図には図３と対応する部分に同じ符号を付け
てある。ペンデュラム１はシリコン単結晶基板より成
り、枠部２と、その枠部２の内側に空隙を介して配され
た錘部３と、その錘部３と枠部２とを橋絡して錘部３を
支持する薄肉の梁部４とを有する。そのペンデュラム１
の上側及び下側にスペーサ１６または１７を介してガラ
ス、セラミックなどの絶縁基板またはシリコン単結晶基
板などの半導体基板より成る上部ストッパ８及び下部ス
トッパ９が接合される。上部ストッパ８と枠部２、錘部
３との間及び下部ストッパ９と枠部２、錘部３との間に
空隙が形成されている。
説明する。図には図３と対応する部分に同じ符号を付け
てある。ペンデュラム１はシリコン単結晶基板より成
り、枠部２と、その枠部２の内側に空隙を介して配され
た錘部３と、その錘部３と枠部２とを橋絡して錘部３を
支持する薄肉の梁部４とを有する。そのペンデュラム１
の上側及び下側にスペーサ１６または１７を介してガラ
ス、セラミックなどの絶縁基板またはシリコン単結晶基
板などの半導体基板より成る上部ストッパ８及び下部ス
トッパ９が接合される。上部ストッパ８と枠部２、錘部
３との間及び下部ストッパ９と枠部２、錘部３との間に
空隙が形成されている。
【００１０】梁部の上面に複数のピエゾ抵抗素子５が形
成され、それらの抵抗素子５を接続したブリッジ回路２
１がペンデュラム基板１上に形成され、そのブリッジの
対角の接続点Ｐａ，Ｐｂ及び他方の対角の接続点Ｐｃ，
Ｐｄは、上部ストッパ８の周辺の一部が切欠かれて重な
らないようにされたペンデュラム１の周辺部の表面に導
出され、Ｐａ点は接地され、Ｐｂ点は負または正（−Ｅ
または＋Ｅ）の直流電源２３に接続され、Ｐｃ，Ｐｄ点
は外部の信号検出回路２２に接続される。またペンデュ
ラム１のＰｅ点が、接続点Ｐａ，Ｐｂのうちの高電位側
に接続される。
成され、それらの抵抗素子５を接続したブリッジ回路２
１がペンデュラム基板１上に形成され、そのブリッジの
対角の接続点Ｐａ，Ｐｂ及び他方の対角の接続点Ｐｃ，
Ｐｄは、上部ストッパ８の周辺の一部が切欠かれて重な
らないようにされたペンデュラム１の周辺部の表面に導
出され、Ｐａ点は接地され、Ｐｂ点は負または正（−Ｅ
または＋Ｅ）の直流電源２３に接続され、Ｐｃ，Ｐｄ点
は外部の信号検出回路２２に接続される。またペンデュ
ラム１のＰｅ点が、接続点Ｐａ，Ｐｂのうちの高電位側
に接続される。
【００１１】上部ストッパ８及び下部ストッパ９の錘部
３と対向する内面に第１または第２セルフテスト電極８
ａ，９ａが例えば蒸着により形成される。それらの第
１，第２セルフテスト電極８ａ，９ａに、第１試験用電
源２４及び第２試験用電源２５が接続される。図１の場
合には、第１試験用電源２４の電圧は、振幅Ｖo をもつ
交流電圧Ｖo sin ωｔに負の直流バイアス−Ｖo を重畳
させたもので、電圧の瞬時値ｖ1 が ｖ1 ＝−Ｖo ＋Ｖo sin ωｔ ……… （１） で表される。また第２試験用電源２５の電圧は、電源２
４とは逆極性の交流電圧−Ｖo sin ωｔに負の直流バイ
アス−Ｖo を重畳させたもので、電圧の瞬時値ｖ 2 が ｖ2 ＝−Ｖo −Ｖo sin ωｔ ……… （２） で表される。この直流バイアス−Ｖo の極性に対応し
て、ブリッジ回路２１のＰａ点に接地電位（０ボル
ト）、Ｐb 点に負の直流電圧−Ｅ（例えば−５Ｖ）が与
えられる。
３と対向する内面に第１または第２セルフテスト電極８
ａ，９ａが例えば蒸着により形成される。それらの第
１，第２セルフテスト電極８ａ，９ａに、第１試験用電
源２４及び第２試験用電源２５が接続される。図１の場
合には、第１試験用電源２４の電圧は、振幅Ｖo をもつ
交流電圧Ｖo sin ωｔに負の直流バイアス−Ｖo を重畳
させたもので、電圧の瞬時値ｖ1 が ｖ1 ＝−Ｖo ＋Ｖo sin ωｔ ……… （１） で表される。また第２試験用電源２５の電圧は、電源２
４とは逆極性の交流電圧−Ｖo sin ωｔに負の直流バイ
アス−Ｖo を重畳させたもので、電圧の瞬時値ｖ 2 が ｖ2 ＝−Ｖo −Ｖo sin ωｔ ……… （２） で表される。この直流バイアス−Ｖo の極性に対応し
て、ブリッジ回路２１のＰａ点に接地電位（０ボル
ト）、Ｐb 点に負の直流電圧−Ｅ（例えば−５Ｖ）が与
えられる。
【００１２】図２の場合には、第１試験用電源２４の電
圧は、振幅Ｖo をもつ交流電圧Ｖosin ωｔに正の直流
バイアス＋Ｖo を重畳させたもので、電圧の瞬時値ｖ1
が ｖ1 ＝Ｖo ＋Ｖo sin ωｔ ……… （１′） で表される。また第２試験用電源２５の電圧は、電源２
４とは逆極性の交流電圧−Ｖo sin ωｔに正の直流バイ
アス＋Ｖo を重畳させたもので、電圧の瞬時値ｖ 2 が ｖ2 ＝Ｖo −Ｖo sin ωｔ ……… （２′） で表される。この直流バイアスＶo の極性に対応して、
ブリッジ回路２１のＰａ点に接地電位、Ｐb 点に正の直
流電圧＋Ｅが与えられる。
圧は、振幅Ｖo をもつ交流電圧Ｖosin ωｔに正の直流
バイアス＋Ｖo を重畳させたもので、電圧の瞬時値ｖ1
が ｖ1 ＝Ｖo ＋Ｖo sin ωｔ ……… （１′） で表される。また第２試験用電源２５の電圧は、電源２
４とは逆極性の交流電圧−Ｖo sin ωｔに正の直流バイ
アス＋Ｖo を重畳させたもので、電圧の瞬時値ｖ 2 が ｖ2 ＝Ｖo −Ｖo sin ωｔ ……… （２′） で表される。この直流バイアスＶo の極性に対応して、
ブリッジ回路２１のＰａ点に接地電位、Ｐb 点に正の直
流電圧＋Ｅが与えられる。
【００１３】ｎ型シリコン基板上にボロンを拡散して作
られたｐ型のピエゾ抵抗を有するペンデュラムにおいて
は、ピエゾ抵抗とペンデュラム間のｐｎ接合を逆バイア
スに保ち、ピエゾ抵抗間を事実上絶縁する。すなわちペ
ンデュラム電圧ＶPEN ≧＋Ｅとなる関係を保つ必要があ
る。ペンデュラムには従来例のようにセルフテスト電極
は形成されていないが、ペンデュラムのＰｅ点はＰa
点，Ｐb 点のうちの高電位側に接続されるか、またはそ
れより更に高い電位に接続され、電圧ＶPEN が印加され
ている。＋Ｅより高い電源電圧が用意できない場合、Ｖ
PEN ＝＋Ｅとすればよい。図１の場合ｖ1 ＝−Ｖo ＋Ｖ
o sin ωｔ； ｖ2 ＝−Ｖo − sin ωｔなる電圧がペ
ンデュラム１と第１，第２ストッパ間にそれぞれ印加さ
れる。ペンデュラム１と各ストッパの有効面積が等しい
と仮定した時、単位面積あたりのクーロン引力Ｆは Ｆ＝−ｖi 2 εo ／２ｄ2 ………… （３） ε0 ＝真空の誘電率， ｄ＝電極間距離， ｖi ＝印加電圧 で表されるから、その引力Ｆは印加電圧ｖi の２乗に比
例することになる。ペンデュラム形状が上側（上面）と
下側（下面）が対称であれば、印加電圧がｖ1＝ｖ2 ＝
−Ｖo の時（ωｔ＝１８０°の時）、上下の引力はつり
合い、ｖ1 ＝０，ｖ2 ＝−２Ｖo の時（ωｔ＝９０°の
時）には下側に最大変位し、ｖ1 ＝−２Ｖo ，ｖ2 ＝０
の時（ωｔ＝２７０°の時）には上側に最大変位する。
これがくり返されることにより、ペンデュラム１が振動
する。
られたｐ型のピエゾ抵抗を有するペンデュラムにおいて
は、ピエゾ抵抗とペンデュラム間のｐｎ接合を逆バイア
スに保ち、ピエゾ抵抗間を事実上絶縁する。すなわちペ
ンデュラム電圧ＶPEN ≧＋Ｅとなる関係を保つ必要があ
る。ペンデュラムには従来例のようにセルフテスト電極
は形成されていないが、ペンデュラムのＰｅ点はＰa
点，Ｐb 点のうちの高電位側に接続されるか、またはそ
れより更に高い電位に接続され、電圧ＶPEN が印加され
ている。＋Ｅより高い電源電圧が用意できない場合、Ｖ
PEN ＝＋Ｅとすればよい。図１の場合ｖ1 ＝−Ｖo ＋Ｖ
o sin ωｔ； ｖ2 ＝−Ｖo − sin ωｔなる電圧がペ
ンデュラム１と第１，第２ストッパ間にそれぞれ印加さ
れる。ペンデュラム１と各ストッパの有効面積が等しい
と仮定した時、単位面積あたりのクーロン引力Ｆは Ｆ＝−ｖi 2 εo ／２ｄ2 ………… （３） ε0 ＝真空の誘電率， ｄ＝電極間距離， ｖi ＝印加電圧 で表されるから、その引力Ｆは印加電圧ｖi の２乗に比
例することになる。ペンデュラム形状が上側（上面）と
下側（下面）が対称であれば、印加電圧がｖ1＝ｖ2 ＝
−Ｖo の時（ωｔ＝１８０°の時）、上下の引力はつり
合い、ｖ1 ＝０，ｖ2 ＝−２Ｖo の時（ωｔ＝９０°の
時）には下側に最大変位し、ｖ1 ＝−２Ｖo ，ｖ2 ＝０
の時（ωｔ＝２７０°の時）には上側に最大変位する。
これがくり返されることにより、ペンデュラム１が振動
する。
【００１４】実際には、エッチングにより上側より下側
の面積が小さいため、つり合いの点はやや上側になり振
動は対称とならないが、セルフテストには大きな問題と
ならない。ブリッジ回路２１の出力には第１，第２試験
用電源２４，２５の交流電圧Ｖosin ωｔに対応した交
流電圧が含まれることになるので、信号検出回路２２の
ＨＰＦ（高域ろ波器）でそれを選択した後、検出するこ
とができる（請求項５）。
の面積が小さいため、つり合いの点はやや上側になり振
動は対称とならないが、セルフテストには大きな問題と
ならない。ブリッジ回路２１の出力には第１，第２試験
用電源２４，２５の交流電圧Ｖosin ωｔに対応した交
流電圧が含まれることになるので、信号検出回路２２の
ＨＰＦ（高域ろ波器）でそれを選択した後、検出するこ
とができる（請求項５）。
【００１５】これまでの説明では、第１，第２試験用電
源２４，２５の交流電圧を正弦波としたが（請求項
６）、この発明では、正弦波に限らず、矩形波や三角波
等を用いることもできる。また、上部ストッパ８及び下
部ストッパ９を絶縁基板または半導体基板で構成し、そ
れぞれの内面にセルフテスト電極８ａ，９ａを形成する
ものとしたが、他の方法として両ストッパを金属などの
導電材料で構成し、セルフテスト電極を省略してもよい
（請求項４）。
源２４，２５の交流電圧を正弦波としたが（請求項
６）、この発明では、正弦波に限らず、矩形波や三角波
等を用いることもできる。また、上部ストッパ８及び下
部ストッパ９を絶縁基板または半導体基板で構成し、そ
れぞれの内面にセルフテスト電極８ａ，９ａを形成する
ものとしたが、他の方法として両ストッパを金属などの
導電材料で構成し、セルフテスト電極を省略してもよい
（請求項４）。
【００１６】これまでの説明では、信号検出回路２２を
ペンデュラム１の外部に設けるものとしたが、ペンデュ
ラム１の枠部２の上に形成し、加速度計を小型コンパク
トに構成することもできる。これ迄の説明では、加速度
計が振動、衝撃等のダイナミックな変化を計測する用途
に用いるものとし、信号検出回路にＨＰＦが含まれてい
るものとしたが、この発明はこの場合に限らず、振動、
衝撃等の直流的な緩慢な変化を計測するため信号検出回
路にＨＰＦを含まないような加速度計にも適用できるこ
とは明らかである。
ペンデュラム１の外部に設けるものとしたが、ペンデュ
ラム１の枠部２の上に形成し、加速度計を小型コンパク
トに構成することもできる。これ迄の説明では、加速度
計が振動、衝撃等のダイナミックな変化を計測する用途
に用いるものとし、信号検出回路にＨＰＦが含まれてい
るものとしたが、この発明はこの場合に限らず、振動、
衝撃等の直流的な緩慢な変化を計測するため信号検出回
路にＨＰＦを含まないような加速度計にも適用できるこ
とは明らかである。
【００１７】
【発明の効果】この発明により、振動、衝撃、姿勢変化
などの加速度のダイナミックな変化を計測する加速度計
においても自己診断試験機能を持たせることができ、加
速度計の検査効率をよくすることができる。この発明で
は、ペンデュラム上のセルフテスト電極を設けずピエゾ
抵抗のブリッジ回路２１で代用したことにより、簡素な
構造で経済的なシリコン加速度計を提供することができ
る。
などの加速度のダイナミックな変化を計測する加速度計
においても自己診断試験機能を持たせることができ、加
速度計の検査効率をよくすることができる。この発明で
は、ペンデュラム上のセルフテスト電極を設けずピエゾ
抵抗のブリッジ回路２１で代用したことにより、簡素な
構造で経済的なシリコン加速度計を提供することができ
る。
【図１】この発明の実施例を示す図で、Ａは実施例の原
理的な断面図、ＢはＡの要部の波形図、ＣはＡの要部の
回路図。
理的な断面図、ＢはＡの要部の波形図、ＣはＡの要部の
回路図。
【図２】この発明の他の実施例を示す図で、Ａは断面
図、ＢはＡの要部の波形図、ＣはＡの要部の回路図。
図、ＢはＡの要部の波形図、ＣはＡの要部の回路図。
【図３】Ａは従来のシリコン加速度計の断面図、ＢはＡ
の要部の回路図。
の要部の回路図。
Claims (6)
- 【請求項１】 シリコン単結晶基板で形成され、枠部
と、その枠部の内側に空隙を介して配された錘部と、そ
の錘部と枠部とを橋絡して錘部を支持する薄肉の梁部と
より成るペンデュラムと、 そのペンデュラムの上側及び下側に重ねられ、対向する
前記錘部及び梁部との間に空隙が形成され、前記錘部の
変位を制限する上部ストッパ及び下部ストッパと、 前記梁部の上面に前記ペンデュラムの導伝型（ｐ型また
はｎ型）と異なる導伝型（ｎ型またはｐ型）で拡散形成
された複数のピエゾ抵抗素子を接続して前記ペンデュラ
ム上に形成されたブリッジ回路と、 そのブリッジ回路の一方の対角に直流電圧を印加したと
き、他方の対角に発生する入力加速度に対応した電圧を
検出する信号検出回路とを具備するシリコン加速度計に
おいて、 前記上部ストッパ及び下部ストッパを絶縁基板または半
導体基板で構成し、それらの前記錘部と対向する内面に
第１，第２セルフテスト電極をそれぞれ形成し、 それらの第１，第２セルフテスト電極に、前記ペンデュ
ラムの電位を基準にして第１試験電位（振幅Ｖo をもつ
交流電圧に負または正の直流バイアス−Ｖo または＋Ｖ
o が重畳されている）及び第２試験電位（前記交流電圧
と極性が逆の交流電圧に負または正の直流バイアス−Ｖ
o または＋Ｖo が重畳されている）をそれぞれ印加し、 前記ブリッジ回路の一方の対角に直流電圧を印加し、他
方の対角の出力を検出して、自己診断試験を行うように
したことを特徴とする、 シリコン加速度計。 - 【請求項２】 請求項１において、前記ペンデュラムを
前記ブリッジ回路の前記一方の対角の高電位側の接続点
に接続するか、またはその接続点の電位より高い電位に
接続することを特徴とするシリコン加速度計。 - 【請求項３】 請求項１において、前記上部ストッパ及
び下部ストッパがセラミック基板またはシリコン単結晶
基板で構成されていることを特徴とするシリコン加速度
計。 - 【請求項４】 請求項１において、前記第１，第２セル
フテスト電極を設ける代わりに前記上部ストッパ及び下
部ストッパを導電体で構成したことを特徴とするシリコ
ン加速度計。 - 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前
記信号検出回路に直流分をカットする高域ろ波器が設け
られていることを特徴とするシリコン加速度計。 - 【請求項６】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前
記第１，第２試験用電源の交流電圧として正弦波を用い
ることを特徴とするシリコン加速度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32062694A JPH08178957A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | シリコン加速度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32062694A JPH08178957A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | シリコン加速度計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178957A true JPH08178957A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18123512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32062694A Pending JPH08178957A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | シリコン加速度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08178957A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002162413A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Yamatake Corp | 地震検出装置 |
| WO2004019050A1 (de) * | 2002-08-10 | 2004-03-04 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur überprüfung eines sensors |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP32062694A patent/JPH08178957A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002162413A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Yamatake Corp | 地震検出装置 |
| WO2004019050A1 (de) * | 2002-08-10 | 2004-03-04 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur überprüfung eines sensors |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040127 |