JPH09297070A - 温度係数補正型温度検出装置 - Google Patents
温度係数補正型温度検出装置Info
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- JPH09297070A JPH09297070A JP11140596A JP11140596A JPH09297070A JP H09297070 A JPH09297070 A JP H09297070A JP 11140596 A JP11140596 A JP 11140596A JP 11140596 A JP11140596 A JP 11140596A JP H09297070 A JPH09297070 A JP H09297070A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 調整時の出力のばらつきの原因となるシフト
定数と、温度を変化させたときの出力のばらつきの原因
となるゲイン定数（温度係数）の両方を検出して較正
し、より厳密で正確な温度検出を行うことができる温度
係数補正型温度検出装置を得る。 【解決手段】 温度に依存した信号を出力する素子また
は回路１と、上記素子または回路１に電力を印加する電
源回路２と、上記素子または回路１に電力を印加後、温
度に依存して出力される信号を一定時間またはある一定
の間隔で検出する検出回路３とを有してなる。
定数と、温度を変化させたときの出力のばらつきの原因
となるゲイン定数（温度係数）の両方を検出して較正
し、より厳密で正確な温度検出を行うことができる温度
係数補正型温度検出装置を得る。 【解決手段】 温度に依存した信号を出力する素子また
は回路１と、上記素子または回路１に電力を印加する電
源回路２と、上記素子または回路１に電力を印加後、温
度に依存して出力される信号を一定時間またはある一定
の間隔で検出する検出回路３とを有してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気的に温度を検
出する温度センサ、半導体温度センサおよび半導体ウェ
ハー上の温度センサ等に使用できる温度係数補正型温度
検出装置に関するものであり、温度変動により温度補正
が要求される測光回路、測距回路、さらには電子体温計
等に適用可能なものである。
出する温度センサ、半導体温度センサおよび半導体ウェ
ハー上の温度センサ等に使用できる温度係数補正型温度
検出装置に関するものであり、温度変動により温度補正
が要求される測光回路、測距回路、さらには電子体温計
等に適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気的に温度を検出する温度セン
サ、半導体温度センサ等においては、温度又は温度に依
存する特性を検出するために、熱電対、サーミスタ、あ
るいは半導体の温度依存等を利用して各種の試みがなさ
れている。しかし、何れの方法にせよ、個々の測温装置
ごとに温度に対する出力の特性がばらつくため、何らか
の較正を必要としていた。
サ、半導体温度センサ等においては、温度又は温度に依
存する特性を検出するために、熱電対、サーミスタ、あ
るいは半導体の温度依存等を利用して各種の試みがなさ
れている。しかし、何れの方法にせよ、個々の測温装置
ごとに温度に対する出力の特性がばらつくため、何らか
の較正を必要としていた。
【０００３】例えば、特開平５−２８１０５４号公報記
載のものは、サーミスタの出力電圧に基づいて温度を検
出するものであり、代表的なサーミスタと抵抗による分
圧出力と温度との関係をテーブルとして記憶させてお
き、個々のサーミスタの調整温度Ｘ℃における出力差を
不揮発メモリに書き込むことで較正している。
載のものは、サーミスタの出力電圧に基づいて温度を検
出するものであり、代表的なサーミスタと抵抗による分
圧出力と温度との関係をテーブルとして記憶させてお
き、個々のサーミスタの調整温度Ｘ℃における出力差を
不揮発メモリに書き込むことで較正している。
【０００４】また、特開平６−３００６４２号公報に
は、熱伝対を用いた測温回路を、温度Ｔ1（℃）および
Ｔ3（℃）の雰囲気中に保ち、その出力Ｔ0，Ｔ2より測
温回路を較正し、ＴIの出力が発生したときの温度を、 Ｔ1＋（ＴI−Ｔ0）（Ｔ3−Ｔ0）／（Ｔ2−Ｔ0） という式により算出するようにしたものが記載されてい
る。要するに、熱伝対を二つの温度にしてその出力を測
定し、この二つの出力から熱伝対の温度係数を測定し、
この温度係数を用いて温度を算出するという、技術的に
は当たり前のものである。
は、熱伝対を用いた測温回路を、温度Ｔ1（℃）および
Ｔ3（℃）の雰囲気中に保ち、その出力Ｔ0，Ｔ2より測
温回路を較正し、ＴIの出力が発生したときの温度を、 Ｔ1＋（ＴI−Ｔ0）（Ｔ3−Ｔ0）／（Ｔ2−Ｔ0） という式により算出するようにしたものが記載されてい
る。要するに、熱伝対を二つの温度にしてその出力を測
定し、この二つの出力から熱伝対の温度係数を測定し、
この温度係数を用いて温度を算出するという、技術的に
は当たり前のものである。
【０００５】また、特開昭６１−１６９７５２号公報に
は、温度検出部と発熱体とを一体に形成し、発熱体に物
を接触させ、この物を発熱体で加熱してその物の温度上
昇を測定することにより熱伝導率を測定するという技術
が開示されている。また、特開昭５５−１２５４２３号
公報には、時間と共に変化する被測定物の温度の変化を
測定して将来の安定温度を予測するという技術が開示さ
れている。
は、温度検出部と発熱体とを一体に形成し、発熱体に物
を接触させ、この物を発熱体で加熱してその物の温度上
昇を測定することにより熱伝導率を測定するという技術
が開示されている。また、特開昭５５−１２５４２３号
公報には、時間と共に変化する被測定物の温度の変化を
測定して将来の安定温度を予測するという技術が開示さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明に近い従来技術
は、前記特開平５−２８１０５４号公報記載の技術であ
る。しかしながら、上記公報に記載されているような較
正方法は、測温装置ごとの温度と出力の特性のばらつき
を完全に較正することはできない。すなわち、温度と出
力の特性のばらつきの成分にはシフト定数とゲイン定数
があるが、これらのうちシフト定数だけしか較正してい
ない。
は、前記特開平５−２８１０５４号公報記載の技術であ
る。しかしながら、上記公報に記載されているような較
正方法は、測温装置ごとの温度と出力の特性のばらつき
を完全に較正することはできない。すなわち、温度と出
力の特性のばらつきの成分にはシフト定数とゲイン定数
があるが、これらのうちシフト定数だけしか較正してい
ない。
【０００７】本発明は以上のような従来技術に鑑みてな
されたもので、調整時の出力のばらつきの原因となるシ
フト定数と、温度を変化させたときの出力のばらつきの
原因となるゲイン定数（温度係数）の両方を検出して較
正し、より厳密で正確な温度検出を行うことができる温
度係数補正型温度検出装置を提供することを目的とす
る。
されたもので、調整時の出力のばらつきの原因となるシ
フト定数と、温度を変化させたときの出力のばらつきの
原因となるゲイン定数（温度係数）の両方を検出して較
正し、より厳密で正確な温度検出を行うことができる温
度係数補正型温度検出装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
温度に依存した信号を出力する素子または回路と、上記
素子または回路に電力を印加する電源回路と、上記素子
または回路に電力を印加後、温度に依存して出力される
信号を一定時間またはある一定の間隔で検出する検出回
路とを有し、温度に依存して出力された信号あるいは、
その信号の差異から温度または温度に依存した特性を検
出することを特徴とする。
温度に依存した信号を出力する素子または回路と、上記
素子または回路に電力を印加する電源回路と、上記素子
または回路に電力を印加後、温度に依存して出力される
信号を一定時間またはある一定の間隔で検出する検出回
路とを有し、温度に依存して出力された信号あるいは、
その信号の差異から温度または温度に依存した特性を検
出することを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、温度に依存して出
力された信号の差異に基づいて、実際の温度と温度出力
の関係を調整することを特徴とする。
力された信号の差異に基づいて、実際の温度と温度出力
の関係を調整することを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、温度に依存して出
力された信号の差異を、同一基板上に設置された温度に
依存した信号を出力する素子、回路又はその周辺回路に
電力を印加して発熱させることにより発生させることを
特徴とする。
力された信号の差異を、同一基板上に設置された温度に
依存した信号を出力する素子、回路又はその周辺回路に
電力を印加して発熱させることにより発生させることを
特徴とする。
【００１１】請求項４記載の発明は、温度に依存して出
力された信号の差異によって、電力投入直後の出力を想
定することを特徴とする。
力された信号の差異によって、電力投入直後の出力を想
定することを特徴とする。
【００１２】請求項５記載の発明は、周辺回路に発熱回
路を設け、任意に発熱することを可能にしたことを特徴
とする。
路を設け、任意に発熱することを可能にしたことを特徴
とする。
【００１３】請求項６記載の発明は、発熱回路によって
検出部の温度を体温付近まで加熱することを特徴とす
る。
検出部の温度を体温付近まで加熱することを特徴とす
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明にかかる温度係数補正型温度検出装置の実施の形態に
ついて説明する。図１において、温度検出部１は、温度
に依存して電気的出力が変化する温度センサを有してお
り、出力の変化によって温度を検出することができるも
のである。符号５は、上記温度検出部１とは別の機能を
もつその他の回路を示している。上記温度検出部１およ
び上記その他の回路５は、図１に破線で示しているよう
に、通常は、同一の半導体基板７上に集積して設置され
ている。
明にかかる温度係数補正型温度検出装置の実施の形態に
ついて説明する。図１において、温度検出部１は、温度
に依存して電気的出力が変化する温度センサを有してお
り、出力の変化によって温度を検出することができるも
のである。符号５は、上記温度検出部１とは別の機能を
もつその他の回路を示している。上記温度検出部１およ
び上記その他の回路５は、図１に破線で示しているよう
に、通常は、同一の半導体基板７上に集積して設置され
ている。
【００１５】上記温度検出部１およびその他の回路５に
は、スイッチ６をオンにすることによって電源回路２か
ら電源が供給されるようになっている。上記温度検出部
１からは温度に依存した温度信号が出力され、この温度
信号はこれをデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
３に入力される。Ａ／Ｄコンバータ３デジタル出力（温
度信号）は、後述する原理を用いて較正する較正部４に
入力される。従って、この較正部４によって、較正され
た温度信号がデジタル出力として出力される。
は、スイッチ６をオンにすることによって電源回路２か
ら電源が供給されるようになっている。上記温度検出部
１からは温度に依存した温度信号が出力され、この温度
信号はこれをデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
３に入力される。Ａ／Ｄコンバータ３デジタル出力（温
度信号）は、後述する原理を用いて較正する較正部４に
入力される。従って、この較正部４によって、較正され
た温度信号がデジタル出力として出力される。
【００１６】ここで、上記温度検出部１から出力された
温度出力が、温度に対して、リニア（直線）な出力Ｖと
して出力されたとする。図２において、実線は、上記リ
ニアな出力Ｖを示している。この出力Ｖは、個々の温度
検出部１においてばらつき（誤差）が生じると、図２に
示す複数の破線のように様々な出力形態として表れてし
まう。この出力形態は、一般に次に示す式で表すことが
できる。 Ｖ＝ＧiＴ＋Ｓi Ｇi：ゲイン定数 Ｓi：シフト定数 Ｔ：温度
温度出力が、温度に対して、リニア（直線）な出力Ｖと
して出力されたとする。図２において、実線は、上記リ
ニアな出力Ｖを示している。この出力Ｖは、個々の温度
検出部１においてばらつき（誤差）が生じると、図２に
示す複数の破線のように様々な出力形態として表れてし
まう。この出力形態は、一般に次に示す式で表すことが
できる。 Ｖ＝ＧiＴ＋Ｓi Ｇi：ゲイン定数 Ｓi：シフト定数 Ｔ：温度
【００１７】上式に示すゲイン定数およびシフト定数
が、個々の温度検出部１によってばらついてしまい、そ
の結果、出力Ｖが、図２に示す破線のように様々な出力
特性として表れるのである。また、上式において、ゲイ
ン定数Ｇiは出力特性の傾きを意味し、シフト定数Ｓ
iは、出力特性のレベル、例えば調整温度Ｔ0での出力Ｖ
の値を意味している。
が、個々の温度検出部１によってばらついてしまい、そ
の結果、出力Ｖが、図２に示す破線のように様々な出力
特性として表れるのである。また、上式において、ゲイ
ン定数Ｇiは出力特性の傾きを意味し、シフト定数Ｓ
iは、出力特性のレベル、例えば調整温度Ｔ0での出力Ｖ
の値を意味している。
【００１８】従来は、上記温度検出部１のばらつきを補
正するために、ゲイン定数のばらつきについては考慮せ
ず、シフト定数のみを較正している。つまり、図３に示
すように、調整温度Ｔ0のとき出力が所定の値Ｖ0となる
ように、シフト定数を較正している。これは、 Ｖ＝Ｇ0Ｔ＋Ｓ0 という特性を基準として考えた場合、 Ｖ＝Ｇ1Ｔ＋Ｓ1 という特性をもつ温度検出部１では、調整温度Ｔ0のと
き、 Ｖ1＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1 という温度出力が出力される。この式を Ｖ＝Ｇ1Ｔ＋Ｓ1−Ｈ （Ｈ：補正係数） の式に変換することによって、 Ｖ0＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1−Ｈ という温度出力を出力するように較正する。従って、 Ｖ0＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1−Ｈ と、 Ｖ1＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1 から、 Ｈ＝Ｖ1−Ｖ0 を導出することができる。従って、上記補正係数Ｈか
ら、シフト定数を較正し、個々の上記温度検出部１のば
らつきを補正することができる。
正するために、ゲイン定数のばらつきについては考慮せ
ず、シフト定数のみを較正している。つまり、図３に示
すように、調整温度Ｔ0のとき出力が所定の値Ｖ0となる
ように、シフト定数を較正している。これは、 Ｖ＝Ｇ0Ｔ＋Ｓ0 という特性を基準として考えた場合、 Ｖ＝Ｇ1Ｔ＋Ｓ1 という特性をもつ温度検出部１では、調整温度Ｔ0のと
き、 Ｖ1＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1 という温度出力が出力される。この式を Ｖ＝Ｇ1Ｔ＋Ｓ1−Ｈ （Ｈ：補正係数） の式に変換することによって、 Ｖ0＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1−Ｈ という温度出力を出力するように較正する。従って、 Ｖ0＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1−Ｈ と、 Ｖ1＝Ｇ1Ｔ0＋Ｓ1 から、 Ｈ＝Ｖ1−Ｖ0 を導出することができる。従って、上記補正係数Ｈか
ら、シフト定数を較正し、個々の上記温度検出部１のば
らつきを補正することができる。
【００１９】しかし、上記のような補正方法では、シフ
ト定数のみの較正であり、ゲイン定数のばらつきについ
ては較正することはできない。つまり、図３に示すよう
に、上記調整温度Ｔ0とは異なる温度Ｔにおいて、 Ｖ＝Ｇ0Ｔ＋Ｓ0 という特性の基準からΔＶ分だけずれてしまう。このΔ
Ｖ分のずれが測温する際の誤差となる。従って、上記温
度検出部１におけるばらつき（誤差）が生じてしまう。
ト定数のみの較正であり、ゲイン定数のばらつきについ
ては較正することはできない。つまり、図３に示すよう
に、上記調整温度Ｔ0とは異なる温度Ｔにおいて、 Ｖ＝Ｇ0Ｔ＋Ｓ0 という特性の基準からΔＶ分だけずれてしまう。このΔ
Ｖ分のずれが測温する際の誤差となる。従って、上記温
度検出部１におけるばらつき（誤差）が生じてしまう。
【００２０】次に、図４に示すように、基準となる特性 Ｖ＝Ｇ0（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 （調整温度Ｔ0のとき温度出
力はＶ0） に対して、シフト定数のみを較正した Ｖ＝Ｇ1（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 と、 Ｖ＝Ｇ2（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 が存在するとする。以下、上記３つの特性を例として挙
げて説明する。図１において、電源回路２からの電力を
スイッチ６に基づいて同一半導体基板７上の温度検出部
１とその他の回路５とに電力を印加すると、半導体基板
７の温度は、半導体基板７上に集積して設置している温
度検出部１とその他の回路５との電力消費量に応じて発
熱し、図５に示すように温度が上昇する。この温度上昇
は、電力消費量に伴う発熱量と熱伝導率および放熱量、
その他の実装条件等に関係している。従って、一定時間
後には、発熱量と放熱量が平衝した一定の温度になる。
一般に、電力印加後１００ｍｓ程度の短い時間における
温度上昇は、発熱量と半導体の熱伝導率のみに関係して
おり、他の実装条件等の影響は少ない。
力はＶ0） に対して、シフト定数のみを較正した Ｖ＝Ｇ1（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 と、 Ｖ＝Ｇ2（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 が存在するとする。以下、上記３つの特性を例として挙
げて説明する。図１において、電源回路２からの電力を
スイッチ６に基づいて同一半導体基板７上の温度検出部
１とその他の回路５とに電力を印加すると、半導体基板
７の温度は、半導体基板７上に集積して設置している温
度検出部１とその他の回路５との電力消費量に応じて発
熱し、図５に示すように温度が上昇する。この温度上昇
は、電力消費量に伴う発熱量と熱伝導率および放熱量、
その他の実装条件等に関係している。従って、一定時間
後には、発熱量と放熱量が平衝した一定の温度になる。
一般に、電力印加後１００ｍｓ程度の短い時間における
温度上昇は、発熱量と半導体の熱伝導率のみに関係して
おり、他の実装条件等の影響は少ない。
【００２１】温度検出部１またはその他の回路５の発熱
による半導体基板７の温度上昇のため、図６に示すよう
に、電力を印加する時間（時刻）ｔ0のときの温度検出
部１の温度出力Ｖ0は、一定時間（ｔ−ｔ0）が経過する
と、Ｖ0’と変化する。また、いくつかの同一半導体基
板７上に集積して設置されている温度検出部１およびそ
の他の回路５について考えると、半導体の熱伝導率、温
度検出部１とその他の回路５の大きさ（集積面積）等に
よるばらつきはなく、また、消費電流のばらつきも小さ
い。従って、温度検出部１とその他の回路５の発熱によ
り、半導体基板７の温度が上昇するが、この半導体基板
７の温度上昇が原因となって温度検出部１およびその他
の回路５が上昇する温度は、どの半導体基板７上でも同
じである。
による半導体基板７の温度上昇のため、図６に示すよう
に、電力を印加する時間（時刻）ｔ0のときの温度検出
部１の温度出力Ｖ0は、一定時間（ｔ−ｔ0）が経過する
と、Ｖ0’と変化する。また、いくつかの同一半導体基
板７上に集積して設置されている温度検出部１およびそ
の他の回路５について考えると、半導体の熱伝導率、温
度検出部１とその他の回路５の大きさ（集積面積）等に
よるばらつきはなく、また、消費電流のばらつきも小さ
い。従って、温度検出部１とその他の回路５の発熱によ
り、半導体基板７の温度が上昇するが、この半導体基板
７の温度上昇が原因となって温度検出部１およびその他
の回路５が上昇する温度は、どの半導体基板７上でも同
じである。
【００２２】次に、上述した３つの特性 Ｖ＝Ｇ0（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 Ｖ＝Ｇ1（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 Ｖ＝Ｇ2（Ｔ−Ｔ0）＋Ｖ0 の温度検出部１の温度出力について説明する。上記３つ
の特性の温度検出部１の温度出力を較正すると、図７に
示しているようになる。図７において、それぞれの温度
出力に差異が生じているのは、温度検出部１の温度出力
のゲイン定数のばらつきによるものである。つまり、そ
れぞれの電力の消費量に伴う温度検出部１の温度上昇は
同じではあるが、温度検出部１の温度出力のゲイン定数
にばらつきがあるために、異なった温度出力を出力して
しまうのである。従って、この温度出力の差が温度検出
部１の温度出力のゲイン定数のばらつきを表しており、
電力印加時間による温度出力の差とゲイン定数は比例関
係にある。これを式に示すと、 ｛（Ｖ’−Ｖ0）／（Ｖ0’−Ｖ0）｝∝｛Ｇ／Ｇ0｝ Ｖ0 ：電力印加時におけるシフト定数を較正した出力 Ｖ0’：基準となる温度検出部の時刻ｔにおける出力 Ｖ’ ：ばらつきをもった温度検出部の出力 となり、グラフ上では、図８に示すような直線になる。
の特性の温度検出部１の温度出力を較正すると、図７に
示しているようになる。図７において、それぞれの温度
出力に差異が生じているのは、温度検出部１の温度出力
のゲイン定数のばらつきによるものである。つまり、そ
れぞれの電力の消費量に伴う温度検出部１の温度上昇は
同じではあるが、温度検出部１の温度出力のゲイン定数
にばらつきがあるために、異なった温度出力を出力して
しまうのである。従って、この温度出力の差が温度検出
部１の温度出力のゲイン定数のばらつきを表しており、
電力印加時間による温度出力の差とゲイン定数は比例関
係にある。これを式に示すと、 ｛（Ｖ’−Ｖ0）／（Ｖ0’−Ｖ0）｝∝｛Ｇ／Ｇ0｝ Ｖ0 ：電力印加時におけるシフト定数を較正した出力 Ｖ0’：基準となる温度検出部の時刻ｔにおける出力 Ｖ’ ：ばらつきをもった温度検出部の出力 となり、グラフ上では、図８に示すような直線になる。
【００２３】従って、基準となる特性Ｖ＝Ｇ0（Ｔ−
Ｔ0）＋Ｖ0 に対して、 Ｖ＝Ｇ1（Ｔ−Ｔ 0）＋Ｖ0 という特性を比較して考えた場合、時間ｔ0からｔまで
の変化量 Ｖ’−Ｖ0 と、 Ｖ0’−Ｖ0 との比率は、ゲイン定数Ｇと基準となる特性のゲイン定
数Ｇ0との比率となり、ゲイン定数Ｇは、 Ｇ＝Ｇ0｛（Ｖ’−Ｖ0）／（Ｖ0’−Ｖ0）｝ という式から求めることができる。
Ｔ0）＋Ｖ0 に対して、 Ｖ＝Ｇ1（Ｔ−Ｔ 0）＋Ｖ0 という特性を比較して考えた場合、時間ｔ0からｔまで
の変化量 Ｖ’−Ｖ0 と、 Ｖ0’−Ｖ0 との比率は、ゲイン定数Ｇと基準となる特性のゲイン定
数Ｇ0との比率となり、ゲイン定数Ｇは、 Ｇ＝Ｇ0｛（Ｖ’−Ｖ0）／（Ｖ0’−Ｖ0）｝ という式から求めることができる。
【００２４】以上のように、基準となる半導体基板７上
の温度検出部１の電力印加後の温度上昇に伴う出力変化
と、ゲイン定数とを測定しておき、任意の半導体基板７
上の温度検出部１の電力印加後の温度上昇に伴う出力変
化を測定しておくことによって、 Ｇ＝Ｇ0（ΔＶ／ΔＶ0） Ｇ0：基準となるゲイン定数 ΔＶ／ΔＶ0：出力差 から、任意の半導体基板７上の温度検出部１のゲイン定
数を導出することができる。従って、従来では補正する
ことが不可能だったゲイン定数まで補正することが可能
である。また、上記基準となるゲイン定数は、異なる複
数の温度雰囲気中に温度検出部１を十分に放置して、電
力印加直後あるいは温度が平衡している時の出力差 ｛Ｖ(T=T1)−Ｖ(T=T2)｝／｛Ｔ１［℃］−Ｔ２［℃］｝ から容易に測定することができる。
の温度検出部１の電力印加後の温度上昇に伴う出力変化
と、ゲイン定数とを測定しておき、任意の半導体基板７
上の温度検出部１の電力印加後の温度上昇に伴う出力変
化を測定しておくことによって、 Ｇ＝Ｇ0（ΔＶ／ΔＶ0） Ｇ0：基準となるゲイン定数 ΔＶ／ΔＶ0：出力差 から、任意の半導体基板７上の温度検出部１のゲイン定
数を導出することができる。従って、従来では補正する
ことが不可能だったゲイン定数まで補正することが可能
である。また、上記基準となるゲイン定数は、異なる複
数の温度雰囲気中に温度検出部１を十分に放置して、電
力印加直後あるいは温度が平衡している時の出力差 ｛Ｖ(T=T1)−Ｖ(T=T2)｝／｛Ｔ１［℃］−Ｔ２［℃］｝ から容易に測定することができる。
【００２５】また、Ｇ＝Ｇ0（ΔＶ／ΔＶ0）を用いてゲ
イン定数を求めなくても、上記と同様な方法で測定し
た、いくつかの半導体基板７上の温度検出部１のゲイン
定数とその出力変化量の差ΔＶとを図９に示すようにプ
ロットし、相関を求めることにより、ΔＶとゲイン定数
との関係を導出することができる。従って、任意の半導
体基板７上の温度検出部１の出力変化量の差ΔＶに対応
するゲイン定数を求めることができる。
イン定数を求めなくても、上記と同様な方法で測定し
た、いくつかの半導体基板７上の温度検出部１のゲイン
定数とその出力変化量の差ΔＶとを図９に示すようにプ
ロットし、相関を求めることにより、ΔＶとゲイン定数
との関係を導出することができる。従って、任意の半導
体基板７上の温度検出部１の出力変化量の差ΔＶに対応
するゲイン定数を求めることができる。
【００２６】これまでの説明では、消費電流のばらつき
は小さいものと仮定していたが、回路によっては、消費
電流のばらつきが大きくなる場合もある。その場合は、
消費電流を測定し、基準となる半導体基板７の消費電流
と比較することにより、消費電流のばらつきを考慮する
ことができる。従って、発熱量のばらつきを考慮するこ
とができる。以下、このことについて説明する。
は小さいものと仮定していたが、回路によっては、消費
電流のばらつきが大きくなる場合もある。その場合は、
消費電流を測定し、基準となる半導体基板７の消費電流
と比較することにより、消費電流のばらつきを考慮する
ことができる。従って、発熱量のばらつきを考慮するこ
とができる。以下、このことについて説明する。
【００２７】一般に発熱している接合部の温度Ｔjは、 Ｔj＝ＰD・Ｒth＋Ｔc ＰD：電力損失 Ｒth：熱抵抗 Ｔc：ケース温度（外周温度） で表すことができる。上記熱抵抗Ｒthは、熱の電導率の
逆数で表すことができる。また、上式は、Ｔj−Ｔc＝Ｐ
D・Ｒthで表すことができ、この式から、発熱量は電力
損失に比例していると言える。つまり、消費電流Ｉを測
定することにより、Ｐ＝Ｉ2Ｒから、基準となる半導体
基板７の消費電流の２乗と、測定する消費電流の２乗と
の比が発熱量の比に略比例している。これを式にする
と、 Ｉ2／Ｉ2 0∝ΔＶ／ΔＶ0∝Ｇ／Ｇ0 となり、消費電流のばらつきは、Ｇ／Ｇ0∝（ΔＶ／Δ
Ｖ0）・（Ｉ2 0／Ｉ2）から考慮することができ、従っ
て、発熱量のばらつきを考慮することができる。
逆数で表すことができる。また、上式は、Ｔj−Ｔc＝Ｐ
D・Ｒthで表すことができ、この式から、発熱量は電力
損失に比例していると言える。つまり、消費電流Ｉを測
定することにより、Ｐ＝Ｉ2Ｒから、基準となる半導体
基板７の消費電流の２乗と、測定する消費電流の２乗と
の比が発熱量の比に略比例している。これを式にする
と、 Ｉ2／Ｉ2 0∝ΔＶ／ΔＶ0∝Ｇ／Ｇ0 となり、消費電流のばらつきは、Ｇ／Ｇ0∝（ΔＶ／Δ
Ｖ0）・（Ｉ2 0／Ｉ2）から考慮することができ、従っ
て、発熱量のばらつきを考慮することができる。
【００２８】また、発熱量のばらつきをより厳密に考慮
する場合には、一番影響の大きい接合部（発熱が大き
く、かつ、温度検出部１に近い部分）のみの消費電流を
測定する方法や、図１０に示すように、温度検出部１に
隣接した部分に発熱させるための回路、例えば発熱抵抗
等を設置し、この部分に任意に電流を印加する方法が考
えられる。こうすることによって、発熱量のばらつきを
より厳密に補正することができる。以上のように、温度
検出部１を有する半導体基板７において、異なる複数の
温度雰囲気中に温度検出部１を十分に放置してゲイン定
数等を求めなくても、出力された温度出力の差異に基づ
いてゲイン定数（温度係数）を導出することで、ゲイン
定数のばらつきを補正することができる。
する場合には、一番影響の大きい接合部（発熱が大き
く、かつ、温度検出部１に近い部分）のみの消費電流を
測定する方法や、図１０に示すように、温度検出部１に
隣接した部分に発熱させるための回路、例えば発熱抵抗
等を設置し、この部分に任意に電流を印加する方法が考
えられる。こうすることによって、発熱量のばらつきを
より厳密に補正することができる。以上のように、温度
検出部１を有する半導体基板７において、異なる複数の
温度雰囲気中に温度検出部１を十分に放置してゲイン定
数等を求めなくても、出力された温度出力の差異に基づ
いてゲイン定数（温度係数）を導出することで、ゲイン
定数のばらつきを補正することができる。
【００２９】上記においては、出力特性はリニアと仮定
して説明したが、複数の点での出力の出力差を測定する
ことによって、上記の相関から多項式として特性を算出
することができる。一例として、出力が２次曲線である
特性になるとすると、電力印加後の３点で出力を検出
し、２次多項式で補間することによって２次の係数の比
を求めることができる。
して説明したが、複数の点での出力の出力差を測定する
ことによって、上記の相関から多項式として特性を算出
することができる。一例として、出力が２次曲線である
特性になるとすると、電力印加後の３点で出力を検出
し、２次多項式で補間することによって２次の係数の比
を求めることができる。
【００３０】また、人体等の体温を測定することを主目
的とする電子体温計については、電源を入れた後、温度
検出部１を体温値に近づくように、他の発熱回路により
加熱して体温値との差を小さくしておくとよい。こうす
れば、上述のゲイン定数の補正だけよりも、より早い測
定時間で測定することができ、さらには、体温を測って
いる人間が体温計との接触で冷たく感じることはなく、
特に、乳幼児向けに最適である。
的とする電子体温計については、電源を入れた後、温度
検出部１を体温値に近づくように、他の発熱回路により
加熱して体温値との差を小さくしておくとよい。こうす
れば、上述のゲイン定数の補正だけよりも、より早い測
定時間で測定することができ、さらには、体温を測って
いる人間が体温計との接触で冷たく感じることはなく、
特に、乳幼児向けに最適である。
【００３１】図６に示すように、電源印加に伴って出力
が変化していくため、厳密には温度検出部１は、発熱に
伴う温度上昇を含有した温度を測温している。しかし、
例えば測光回路等の他の回路の温度に依存した出力を補
正する場合は、上記のような相対的な温度ではなく、絶
対的な温度を測温しなければならない。従って、温度上
昇を含有しない温度を測定するためには、複数の点での
出力の変化を測定して、多項式の近似で電源印加時ｔ0
の出力Ｖ0を予想すればよい。このようにすることによ
って、発熱に伴う温度上昇を含有した温度（相対的な温
度）ではなく、絶対的な温度を測定することができ、半
導体基板７の温度検出部１とは別の測光回路等の温度を
測定することができる。また、温度検出部１と同じ半導
体基板７に測光回路等が存在している場合には、発熱に
伴う温度上昇を含有した温度（相対的な温度）出力を測
定すればよい。
が変化していくため、厳密には温度検出部１は、発熱に
伴う温度上昇を含有した温度を測温している。しかし、
例えば測光回路等の他の回路の温度に依存した出力を補
正する場合は、上記のような相対的な温度ではなく、絶
対的な温度を測温しなければならない。従って、温度上
昇を含有しない温度を測定するためには、複数の点での
出力の変化を測定して、多項式の近似で電源印加時ｔ0
の出力Ｖ0を予想すればよい。このようにすることによ
って、発熱に伴う温度上昇を含有した温度（相対的な温
度）ではなく、絶対的な温度を測定することができ、半
導体基板７の温度検出部１とは別の測光回路等の温度を
測定することができる。また、温度検出部１と同じ半導
体基板７に測光回路等が存在している場合には、発熱に
伴う温度上昇を含有した温度（相対的な温度）出力を測
定すればよい。
【００３２】次に、本発明に用いられる温度検出方式に
ついて図１１に示すフローチャートを参照しながら説明
する。温度出力を測定温度に変換する式は、 Ｔ＝Ｋ（Ｖ−Ｖ0）＋Ｔ0 Ｋ：係数 Ｖ0：調整時温度出力 Ｔ0：調整温度 と表すことができる。調整時には、上記Ｋ、Ｖ0、Ｔ0の
書き込みを不揮発性メモリ等に行う。また、測温時に
は、上記Ｋ、Ｖ0、Ｔ0を用いて、温度出力Ｖから温度Ｔ
を算出する。図１１に示すように、製造調整時におい
て、ＩＣに電力を印加後、温度出力Ｖ1を測定する。次
に、一定時間後に温度出力Ｖ2を測定する。この温度出
力Ｖ1、Ｖ2から出力差ΔＶ（＝Ｖ2−Ｖ1）を算出する。
この出力差ΔＶと基準となる出力差ΔＶ0および係数Ｋ0
から、較正された係数Ｋを求めることができる。式に表
すと、次のようになる。 Ｋ＝Ｋ0（ΔＶ0／ΔＶ） その後、温度出力Ｖ0にＶ1を代入して算出されたＫ、Ｖ
0及び調整温度Ｔ0を不揮発性メモリ等に書き込む。
ついて図１１に示すフローチャートを参照しながら説明
する。温度出力を測定温度に変換する式は、 Ｔ＝Ｋ（Ｖ−Ｖ0）＋Ｔ0 Ｋ：係数 Ｖ0：調整時温度出力 Ｔ0：調整温度 と表すことができる。調整時には、上記Ｋ、Ｖ0、Ｔ0の
書き込みを不揮発性メモリ等に行う。また、測温時に
は、上記Ｋ、Ｖ0、Ｔ0を用いて、温度出力Ｖから温度Ｔ
を算出する。図１１に示すように、製造調整時におい
て、ＩＣに電力を印加後、温度出力Ｖ1を測定する。次
に、一定時間後に温度出力Ｖ2を測定する。この温度出
力Ｖ1、Ｖ2から出力差ΔＶ（＝Ｖ2−Ｖ1）を算出する。
この出力差ΔＶと基準となる出力差ΔＶ0および係数Ｋ0
から、較正された係数Ｋを求めることができる。式に表
すと、次のようになる。 Ｋ＝Ｋ0（ΔＶ0／ΔＶ） その後、温度出力Ｖ0にＶ1を代入して算出されたＫ、Ｖ
0及び調整温度Ｔ0を不揮発性メモリ等に書き込む。
【００３３】測温時においては、製造調整時と同様にＩ
Ｃに電力を印加後、温度出力Ｖ3を測定する。この温度
出力Ｖ3と Ｔ＝Ｋ（Ｖ3−Ｖ0）＋Ｔ0 から、温度を検出することができる。ここで、温度出力
Ｖ1とＶ3を同じタイミングで検出した場合、半導体基板
７上の温度は、厳密にはＴ0ではなく、Ｔ0＋ΔＴおよび
Ｔ＋ΔＴ（発熱量は同じ）であるが、半導体基板７外の
雰囲気は調整時にはＴ0であり、測温時にはＴであるた
め、半導体基板７上の絶対温度が必要な場合以外におい
ては、上記Ｔ0で問題はない。
Ｃに電力を印加後、温度出力Ｖ3を測定する。この温度
出力Ｖ3と Ｔ＝Ｋ（Ｖ3−Ｖ0）＋Ｔ0 から、温度を検出することができる。ここで、温度出力
Ｖ1とＶ3を同じタイミングで検出した場合、半導体基板
７上の温度は、厳密にはＴ0ではなく、Ｔ0＋ΔＴおよび
Ｔ＋ΔＴ（発熱量は同じ）であるが、半導体基板７外の
雰囲気は調整時にはＴ0であり、測温時にはＴであるた
め、半導体基板７上の絶対温度が必要な場合以外におい
ては、上記Ｔ0で問題はない。
【００３４】以上説明した実施の形態によれば、温度セ
ンサのばらつき（シフト定数およびゲイン定数）を温度
出力の出力差を求めることによって補正しているため、
非常に簡単に補正することができ、また、従来の補正方
法に比べて非常に高い精度で温度を検出することができ
る。また、一般に資料を異なる温度の雰囲気中に放置す
ることができないＩＣウェハー等の検査にも有効であ
る。また、本発明は、決まった２点の温度を使用してゲ
イン定数を求めるものではないため、温度係数が絶えず
変動するようなシステムにおいても、製造調整法を用い
ることなく、リアルタイムに温度係数等の温度依存特性
を較正することができる。
ンサのばらつき（シフト定数およびゲイン定数）を温度
出力の出力差を求めることによって補正しているため、
非常に簡単に補正することができ、また、従来の補正方
法に比べて非常に高い精度で温度を検出することができ
る。また、一般に資料を異なる温度の雰囲気中に放置す
ることができないＩＣウェハー等の検査にも有効であ
る。また、本発明は、決まった２点の温度を使用してゲ
イン定数を求めるものではないため、温度係数が絶えず
変動するようなシステムにおいても、製造調整法を用い
ることなく、リアルタイムに温度係数等の温度依存特性
を較正することができる。
【００３５】本発明の実施の形態では、デジタル変換を
利用して較正していたが、アナログ出力のまま較正して
も何ら問題はない。また、半導体基板の発熱による温度
出力の変化を利用したが、光を入射させて温度出力を変
化させるなど、温度係数と相関がある方法であれば、ど
のような方法を利用してもよい。
利用して較正していたが、アナログ出力のまま較正して
も何ら問題はない。また、半導体基板の発熱による温度
出力の変化を利用したが、光を入射させて温度出力を変
化させるなど、温度係数と相関がある方法であれば、ど
のような方法を利用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、温度に依
存して出力された信号あるいは、その信号の差異から温
度または温度に依存した特性を検出するようにしたた
め、温度係数のばらつきを考慮した温度検出を簡単に行
うことができる。
存して出力された信号あるいは、その信号の差異から温
度または温度に依存した特性を検出するようにしたた
め、温度係数のばらつきを考慮した温度検出を簡単に行
うことができる。
【００３７】請求項２記載の発明によれば、温度に依存
して出力された信号の差異に基づいて、実際の温度と温
度出力の関係を較正するようにしたため、より簡単に温
度検出部を較正することができる。
して出力された信号の差異に基づいて、実際の温度と温
度出力の関係を較正するようにしたため、より簡単に温
度検出部を較正することができる。
【００３８】請求項３記載の発明によれば、温度に依存
して出力された信号の差異は、同一基板上に設置され
た、温度に依存して出力する素子、回路又はその周辺回
路に電力を印加して発熱させることによるため、実装条
件等に影響されない精密な温度係数の検出を行うことが
できる。
して出力された信号の差異は、同一基板上に設置され
た、温度に依存して出力する素子、回路又はその周辺回
路に電力を印加して発熱させることによるため、実装条
件等に影響されない精密な温度係数の検出を行うことが
できる。
【００３９】請求項４記載の発明によれば、温度に依存
して出力された信号の差異によって電力投入直後の出力
を想定するようにしたため、発熱による温度上昇の影響
を受けていない厳密な温度検出を行うことができる。
して出力された信号の差異によって電力投入直後の出力
を想定するようにしたため、発熱による温度上昇の影響
を受けていない厳密な温度検出を行うことができる。
【００４０】請求項５記載の発明によれば、周辺回路
は、発熱回路を有し、任意に発熱することが可能である
ため、他の回路の影響を受けることがなく、正確に温度
係数を検出することができる。
は、発熱回路を有し、任意に発熱することが可能である
ため、他の回路の影響を受けることがなく、正確に温度
係数を検出することができる。
【００４１】請求項６記載の発明によれば、発熱回路に
よって検出部の温度を体温値付近まで加熱するようにし
たため、より早い測定時間で測定することができ、さら
には、体温を測っている人間が体温計との接触で冷たく
感じることはなく、特に、乳幼児向けに最適である。
よって検出部の温度を体温値付近まで加熱するようにし
たため、より早い測定時間で測定することができ、さら
には、体温を測っている人間が体温計との接触で冷たく
感じることはなく、特に、乳幼児向けに最適である。
【図１】本発明にかかる温度係数補正型温度検出装置の
実施の形態を概略的に示すブロック図である。
実施の形態を概略的に示すブロック図である。
【図２】温度検出部の特性のばらつきを示すグラフであ
る。
る。
【図３】温度検出部の特性のばらつきのうちシフト成分
の較正を示すグラフである。
の較正を示すグラフである。
【図４】本発明の温度係数補正原理を説明するためのグ
ラフである。
ラフである。
【図５】電源スイッチオンによる素子又は回路の温度上
昇の様子を示すグラフである。
昇の様子を示すグラフである。
【図６】素子又は回路の温度上昇の一例をより詳細に示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】素子又は回路の温度上昇の各種の例を示すグラ
フである。
フである。
【図８】電力印加時間による温度出力の差がゲイン成分
の量と比例関係にあることを示すグラフである。
の量と比例関係にあることを示すグラフである。
【図９】複数の素子のゲイン成分とその出力変化の差と
の相関を示すグラフである。
の相関を示すグラフである。
【図１０】本発明に適用可能な発熱手段の例を示す断面
図である。
図である。
【図１１】本発明装置の動作の例を示すフローチャート
である。
である。
１ 温度検出部 ２ 電源回路 ３ Ａ／Ｄコンバータ ４ 較正部 ５ その他の回路 ６ スイッチ ７ 半導体基板
Claims (6)
- 【請求項１】 温度に依存した信号を出力する素子また
は回路と、 上記素子または回路に電力を印加する電源回路と、 上記素子または回路に電力を印加後、温度に依存して出
力される信号を一定時間またはある一定の間隔で検出す
る検出回路とを有し、 温度に依存して出力された信号あるいは、その信号の差
異から温度または温度に依存した特性を検出することを
特徴とする温度係数補正型温度検出装置。 - 【請求項２】 温度に依存して出力された信号の差異に
基づいて、実際の温度と温度出力の関係を調整すること
を特徴とする請求項１記載の温度係数補正型温度検出装
置。 - 【請求項３】 温度に依存して出力された信号の差異
は、同一基板上に設置された温度に依存した信号を出力
する素子、回路又はその周辺回路に電力を印加して発熱
させることによることを特徴とする請求項１記載の温度
係数補正型温度検出装置。 - 【請求項４】 温度に依存して出力された信号の差異に
よって、電力投入直後の出力を想定することを特徴とす
る請求項１記載の温度係数補正型温度検出装置。 - 【請求項５】 周辺回路は、発熱回路を有し、任意に発
熱することが可能であることを特徴とする請求項３記載
の温度係数補正型温度検出装置。 - 【請求項６】 発熱回路によって検出部の温度を体温付
近まで加熱することを特徴とする請求項５記載の温度係
数補正型温度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11140596A JP3681468B2 (ja) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | 温度係数補正型温度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11140596A JP3681468B2 (ja) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | 温度係数補正型温度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09297070A true JPH09297070A (ja) | 1997-11-18 |
| JP3681468B2 JP3681468B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=14560329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11140596A Expired - Fee Related JP3681468B2 (ja) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | 温度係数補正型温度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681468B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005124387A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-05-12 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 同期電動機駆動装置の制御方法 |
| JP2007527990A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-10-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 温度較正の方法および構成 |
| WO2011067877A1 (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 株式会社フジキン | 圧力式流量制御装置 |
| JP2012198037A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Yokogawa Electric Corp | 温度ドリフト補正装置 |
| JP2017146161A (ja) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱板の温度測定装置及び熱板の温度測定方法 |
-
1996
- 1996-05-02 JP JP11140596A patent/JP3681468B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527990A (ja) * | 2003-06-27 | 2007-10-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 温度較正の方法および構成 |
| JP2005124387A (ja) * | 2003-09-26 | 2005-05-12 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 同期電動機駆動装置の制御方法 |
| WO2011067877A1 (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-09 | 株式会社フジキン | 圧力式流量制御装置 |
| CN102640070A (zh) * | 2009-12-01 | 2012-08-15 | 株式会社富士金 | 压力式流量控制装置 |
| JP5395193B2 (ja) * | 2009-12-01 | 2014-01-22 | 株式会社フジキン | 圧力式流量制御装置 |
| KR101375678B1 (ko) * | 2009-12-01 | 2014-04-01 | 가부시키가이샤 후지킨 | 압력식 유량 제어 장치 |
| US9574917B2 (en) | 2009-12-01 | 2017-02-21 | Fujikin Incorporated | Pressure type flow rate control device |
| JP2012198037A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Yokogawa Electric Corp | 温度ドリフト補正装置 |
| JP2017146161A (ja) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱板の温度測定装置及び熱板の温度測定方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3681468B2 (ja) | 2005-08-10 |
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