JPH0989653A - 赤外線検出装置 - Google Patents
赤外線検出装置Info
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- JPH0989653A JPH0989653A JP7248101A JP24810195A JPH0989653A JP H0989653 A JPH0989653 A JP H0989653A JP 7248101 A JP7248101 A JP 7248101A JP 24810195 A JP24810195 A JP 24810195A JP H0989653 A JPH0989653 A JP H0989653A
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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】薄膜の温度補償精度を向上させたサーモパイル
を用いる赤外線検出装置を提供する。 【解決手段】薄膜上に設けられた温度補償用のツェナー
ダイオード１は、第１の定電流源３ａによって一定の電
流が流されている。また、同じく薄膜上に設けられた温
度補償用の１個乃至複数個のダイオード２は、第２の定
電流源３ｂによって一定の電流が流されている。ここ
で、所定の薄膜温度に於いて、ツェナーダイオード１の
ツェナー電圧と１個乃至複数個のダイオード２の順方向
電圧の総和とが等しくなるように設定されており、差動
増幅器４は、ツェナーダイオード１のツェナー電圧と１
個乃至複数個のダイオード２の順方向電圧の総和との差
分出力を検出している。
を用いる赤外線検出装置を提供する。 【解決手段】薄膜上に設けられた温度補償用のツェナー
ダイオード１は、第１の定電流源３ａによって一定の電
流が流されている。また、同じく薄膜上に設けられた温
度補償用の１個乃至複数個のダイオード２は、第２の定
電流源３ｂによって一定の電流が流されている。ここ
で、所定の薄膜温度に於いて、ツェナーダイオード１の
ツェナー電圧と１個乃至複数個のダイオード２の順方向
電圧の総和とが等しくなるように設定されており、差動
増幅器４は、ツェナーダイオード１のツェナー電圧と１
個乃至複数個のダイオード２の順方向電圧の総和との差
分出力を検出している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜上に形成され
たサーモパイルを用いる赤外線検出装置に関するもので
ある。
たサーモパイルを用いる赤外線検出装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、図４に示すような構造の、サ
ーモパイルを用いた赤外線検出装置が知られている。こ
のような赤外線検出装置は、半導体基板１６と、半導体
基板１６の上面に形成された薄膜１７と、半導体基板１
６を貫通して設けられた凹部１８と、薄膜１７上に形成
されたゼーベック効果を有する複数個の第１の金属１１
ａ及び第２の金属１１ｂと、温度補償用に凹部１８の外
側の薄膜１７上に設けられたダイオード１５とから構成
されている。
ーモパイルを用いた赤外線検出装置が知られている。こ
のような赤外線検出装置は、半導体基板１６と、半導体
基板１６の上面に形成された薄膜１７と、半導体基板１
６を貫通して設けられた凹部１８と、薄膜１７上に形成
されたゼーベック効果を有する複数個の第１の金属１１
ａ及び第２の金属１１ｂと、温度補償用に凹部１８の外
側の薄膜１７上に設けられたダイオード１５とから構成
されている。
【０００３】ここで、第１の金属１１ａの一端は、凹部
１８上方の薄膜１７上に形成された温接点１２で、第１
の金属１１ａと平行に形成された第２の金属１１ｂに接
続され、その他端は、凹部１８の外側の薄膜１７上に形
成された冷接点１３で、同じく第１の金属１１ａと平行
に形成された別の金属１１ｂに接続されている。而し
て、複数個の第１及び第２の金属１１ａ，１１ｂは、Ｓ
字状に蛇行するように、互い違いに直列接続され、サー
モパイルが形成されている。また、直列に接続された複
数個の第１及び第２の金属１１ａ，１１ｂの両端には端
子１４が接続されている。
１８上方の薄膜１７上に形成された温接点１２で、第１
の金属１１ａと平行に形成された第２の金属１１ｂに接
続され、その他端は、凹部１８の外側の薄膜１７上に形
成された冷接点１３で、同じく第１の金属１１ａと平行
に形成された別の金属１１ｂに接続されている。而し
て、複数個の第１及び第２の金属１１ａ，１１ｂは、Ｓ
字状に蛇行するように、互い違いに直列接続され、サー
モパイルが形成されている。また、直列に接続された複
数個の第１及び第２の金属１１ａ，１１ｂの両端には端
子１４が接続されている。
【０００４】この時、薄膜１７が被測定物から赤外線を
受光すると、受光した赤外線量に比例して、凹部１８上
方の薄膜１７上に形成された温接点１２の温度が上昇す
る。一方、熱的に安定な凹部１８以外の薄膜１７上に形
成された冷接点１３の温度は変動しないので、温接点１
２と冷接点１３との間に温度差が生じ、この温度差に比
例して、複数個の第１及び第２の金属１１ａ，１１ｂ間
に熱起電力が発生する。従って、この熱起電力の総和が
サーモパイルの出力電圧として出力される。
受光すると、受光した赤外線量に比例して、凹部１８上
方の薄膜１７上に形成された温接点１２の温度が上昇す
る。一方、熱的に安定な凹部１８以外の薄膜１７上に形
成された冷接点１３の温度は変動しないので、温接点１
２と冷接点１３との間に温度差が生じ、この温度差に比
例して、複数個の第１及び第２の金属１１ａ，１１ｂ間
に熱起電力が発生する。従って、この熱起電力の総和が
サーモパイルの出力電圧として出力される。
【０００５】ところで、薄膜１７が受光した赤外線エネ
ルギーは、赤外線を放射する被測定物の絶対温度と薄膜
１７の絶対温度との４乗の差に比例するので、被測定物
の赤外線放射量を検出するために、基準温度となる凹部
１８以外の薄膜１７の温度を検出する必要がある。従っ
て、サーモパイルの出力電圧と、温度補償用ダイオード
１５の順方向電圧の温度特性から検出した凹部１８以外
の薄膜１７の温度とから、被測定物の赤外線放射量を計
測していた。
ルギーは、赤外線を放射する被測定物の絶対温度と薄膜
１７の絶対温度との４乗の差に比例するので、被測定物
の赤外線放射量を検出するために、基準温度となる凹部
１８以外の薄膜１７の温度を検出する必要がある。従っ
て、サーモパイルの出力電圧と、温度補償用ダイオード
１５の順方向電圧の温度特性から検出した凹部１８以外
の薄膜１７の温度とから、被測定物の赤外線放射量を計
測していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記構成の赤外線検出
装置では、凹部以外の薄膜上に温度補償用のダイオード
を設けており、ダイオードの順方向電圧の温度特性から
凹部以外の薄膜の温度を検出していたが、室温における
ダイオードの順方向電圧が約７００ｍＶ程度あるのに対
し、順方向電圧の温度特性は約２ｍＶ／℃しかないの
で、温度変化に伴う順方向電圧の変化量の増幅が困難で
あり、温度補償の精度が低いという問題点があった。
装置では、凹部以外の薄膜上に温度補償用のダイオード
を設けており、ダイオードの順方向電圧の温度特性から
凹部以外の薄膜の温度を検出していたが、室温における
ダイオードの順方向電圧が約７００ｍＶ程度あるのに対
し、順方向電圧の温度特性は約２ｍＶ／℃しかないの
で、温度変化に伴う順方向電圧の変化量の増幅が困難で
あり、温度補償の精度が低いという問題点があった。
【０００７】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、薄膜の温度補償精度を向上させたサーモパイル
を用いる赤外線検出装置を提供することを目的とするも
のである。
であり、薄膜の温度補償精度を向上させたサーモパイル
を用いる赤外線検出装置を提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、請求項１の発明は、薄膜上に形成され
たサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜
上に設けられた温度補償用のツェナーダイオードと、同
じく薄膜上に設けられツェナーダイオードのツェナー電
圧と同電圧の順方向電圧を発生する温度補償用の１個乃
至複数個の直列接続されたダイオードとを備え、ツェナ
ーダイオードと並列に１個乃至複数個の直列接続された
ダイオードを接続し、ツェナーダイオードと１個乃至複
数個の直列接続されたダイオードに夫々一定の電流を流
すとともに、ツェナーダイオードのツェナー電圧と、一
個乃至複数個の直列接続されたダイオードの順方向電圧
の総和との差分出力を温度補償用に検出しており、この
差分出力が、薄膜の温度変化に対して線形な出力となる
ので、差分出力から薄膜の温度を精度良く補償すること
ができる。
達成するために、請求項１の発明は、薄膜上に形成され
たサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜
上に設けられた温度補償用のツェナーダイオードと、同
じく薄膜上に設けられツェナーダイオードのツェナー電
圧と同電圧の順方向電圧を発生する温度補償用の１個乃
至複数個の直列接続されたダイオードとを備え、ツェナ
ーダイオードと並列に１個乃至複数個の直列接続された
ダイオードを接続し、ツェナーダイオードと１個乃至複
数個の直列接続されたダイオードに夫々一定の電流を流
すとともに、ツェナーダイオードのツェナー電圧と、一
個乃至複数個の直列接続されたダイオードの順方向電圧
の総和との差分出力を温度補償用に検出しており、この
差分出力が、薄膜の温度変化に対して線形な出力となる
ので、差分出力から薄膜の温度を精度良く補償すること
ができる。
【０００９】また、請求項２の発明は、薄膜上に形成さ
れたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、温
度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１及
び第２のダイオードと、第１及び第２のダイオードに夫
々直列に接続され互いに等しい電流を流す第１及び第２
の定電流源とを備え、第１のダイオードの順方向電圧と
第２のダイオードの順方向電圧との差分出力を温度補償
用に検出しており、第１及び第２のダイオードの電流容
量の比率を一定とすれば、この差分出力は薄膜の温度変
化に対して線形な出力となるので、差分出力から薄膜の
温度を精度良く検出することができる。
れたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、温
度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１及
び第２のダイオードと、第１及び第２のダイオードに夫
々直列に接続され互いに等しい電流を流す第１及び第２
の定電流源とを備え、第１のダイオードの順方向電圧と
第２のダイオードの順方向電圧との差分出力を温度補償
用に検出しており、第１及び第２のダイオードの電流容
量の比率を一定とすれば、この差分出力は薄膜の温度変
化に対して線形な出力となるので、差分出力から薄膜の
温度を精度良く検出することができる。
【００１０】さらに、請求項３の発明は、薄膜上に形成
されたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、
温度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１
及び第２のダイオードを備え、第１のダイオードと第２
のダイオードとを順方向に直列に接続し、第１のダイオ
ードの順方向電圧と第２のダイオードの順方向電圧との
差分出力を温度補償用に検出している。ここで、第１及
び第２のダイオードの電流容量の比率が一定であれば、
この差分出力は薄膜の温度変化に対して線形な出力とな
る。さらに、第１及び第２のダイオードを直列接続して
いるので、両者を流れる順方向電流を略等しくできる。
従って、順方向電流のバラツキによる誤差を低減でき、
第１及び第２のダイオードの順方向電圧の差分出力から
薄膜の温度を一層精度良く検出することができる。
されたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、
温度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１
及び第２のダイオードを備え、第１のダイオードと第２
のダイオードとを順方向に直列に接続し、第１のダイオ
ードの順方向電圧と第２のダイオードの順方向電圧との
差分出力を温度補償用に検出している。ここで、第１及
び第２のダイオードの電流容量の比率が一定であれば、
この差分出力は薄膜の温度変化に対して線形な出力とな
る。さらに、第１及び第２のダイオードを直列接続して
いるので、両者を流れる順方向電流を略等しくできる。
従って、順方向電流のバラツキによる誤差を低減でき、
第１及び第２のダイオードの順方向電圧の差分出力から
薄膜の温度を一層精度良く検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。 （実施形態１）本実施形態の赤外線検出装置に用いる温
度補償回路の回路図を図１に示す。薄膜上に形成された
サーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜
（図示せず）上に設けられた温度補償用のツェナーダイ
オード１と、ツェナーダイオード１に直列に接続され一
定の電流を流す第１の定電流源３ａと、同じく薄膜上に
設けられツェナーダイオード１のツェナー電圧と同電圧
の順方向電圧を出力するｎ個（ｎ≧１）の直列接続され
た温度補償用のダイオード２と、ｎ個の直列接続された
ダイオード２と直列に接続され一定の電流を流す第２の
定電流源３ｂと、ツェナーダイオード１のツェナー電圧
とｎ個のダイオード２の順方向電圧の総和との差分を検
出する差分増幅器４とから構成されている。
して説明する。 （実施形態１）本実施形態の赤外線検出装置に用いる温
度補償回路の回路図を図１に示す。薄膜上に形成された
サーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜
（図示せず）上に設けられた温度補償用のツェナーダイ
オード１と、ツェナーダイオード１に直列に接続され一
定の電流を流す第１の定電流源３ａと、同じく薄膜上に
設けられツェナーダイオード１のツェナー電圧と同電圧
の順方向電圧を出力するｎ個（ｎ≧１）の直列接続され
た温度補償用のダイオード２と、ｎ個の直列接続された
ダイオード２と直列に接続され一定の電流を流す第２の
定電流源３ｂと、ツェナーダイオード１のツェナー電圧
とｎ個のダイオード２の順方向電圧の総和との差分を検
出する差分増幅器４とから構成されている。
【００１２】ここで、差分増幅器４の出力電圧は、ツェ
ナーダイオード１の温度特性とｎ個の直列接続されたダ
イオード２の順方向電圧の総和の温度特性との差によっ
て、薄膜の温度変化とともに変化する。例えば、０℃に
おけるツェナーダイオード１のツェナー電圧が５．２Ｖ
になるように、ツェナーダイオード１を流れる第１の定
電流源３ａの出力電流を設定するとともに、０℃におけ
るダイオード２の順方向電圧ＶBEが０．６５Ｖとなるよ
うに、ダイオード２とその順方向電流Ｉを設定し、ダイ
オード２を８個直列に接続すれば、その順方向電圧ＶBE
の総和ＶBE’は０．６５×８＝５．２Ｖとなり、ツェナ
ーダイオード１のツェナー電圧と等しくなる。従って、
差分増幅器４の出力電圧は０Ｖになる。
ナーダイオード１の温度特性とｎ個の直列接続されたダ
イオード２の順方向電圧の総和の温度特性との差によっ
て、薄膜の温度変化とともに変化する。例えば、０℃に
おけるツェナーダイオード１のツェナー電圧が５．２Ｖ
になるように、ツェナーダイオード１を流れる第１の定
電流源３ａの出力電流を設定するとともに、０℃におけ
るダイオード２の順方向電圧ＶBEが０．６５Ｖとなるよ
うに、ダイオード２とその順方向電流Ｉを設定し、ダイ
オード２を８個直列に接続すれば、その順方向電圧ＶBE
の総和ＶBE’は０．６５×８＝５．２Ｖとなり、ツェナ
ーダイオード１のツェナー電圧と等しくなる。従って、
差分増幅器４の出力電圧は０Ｖになる。
【００１３】一方、ダイオード２の順方向電圧ＶBEは、
次式で表され、 ＶBE＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ） となる。ここで、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷
量、Ｔは薄膜の絶対温度、Ｉはダイオード２の順方向電
流、Ｉｓはダイオードの電流容量によって決まる定数で
ある。
次式で表され、 ＶBE＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ） となる。ここで、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷
量、Ｔは薄膜の絶対温度、Ｉはダイオード２の順方向電
流、Ｉｓはダイオードの電流容量によって決まる定数で
ある。
【００１４】従って、０℃に於ける８個のダイオード２
の順方向電圧の総和ＶBE’は、 ＶBE’＝（ｋ×２７３／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ）×８＝５．２ となる。よって、ｔ℃に於ける８個のダイオード２の順
方向電圧の総和ＶBE’は上記の式より、 ＶBE’＝（ｋ×（２７３＋ｔ）／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ）×８ ＝（２７３＋ｔ）×（５．２／２７３） ＝５．２＋（５．２／２７３）×ｔ となる。ここで、ｔ（℃）は薄膜の温度である。
の順方向電圧の総和ＶBE’は、 ＶBE’＝（ｋ×２７３／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ）×８＝５．２ となる。よって、ｔ℃に於ける８個のダイオード２の順
方向電圧の総和ＶBE’は上記の式より、 ＶBE’＝（ｋ×（２７３＋ｔ）／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ）×８ ＝（２７３＋ｔ）×（５．２／２７３） ＝５．２＋（５．２／２７３）×ｔ となる。ここで、ｔ（℃）は薄膜の温度である。
【００１５】ところで、ツェナーダイオード１のツェナ
ー電圧の温度特性は５Ｖ付近では極めて小さく無視でき
るので、差分増幅器４の出力電圧ＶOUT は、 ＶOUT ＝（ＶBE’−５．２）×ａ ＝（５．２／２７３）×ｔ×ａ となる。ここで、ａは差分増幅器４のゲインである。従
って、差分増幅器４の出力電圧ＶOUT の温度特性は、ゲ
インａを１とすると、約１９ｍＶ／℃となり、ダイオー
ドの順方向電圧の温度特性に比べ約９倍となり、薄膜の
温度補償の精度を向上することができる。 （実施形態２）本実施形態の赤外線検出装置に用いる温
度補償回路の回路図を図２に示す。薄膜上に形成された
サーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜
（図示せず）上に設けられた第１のダイオード２ａと、
第１のダイオード２ａと直列に接続される第１の定電流
源３ａと、同じく薄膜上に設けられ第１のダイオード２
ａと電流容量の異なる第２のダイオード２ｂと、第２の
ダイオード２ｂに直列に接続され第１の定電流源３ａと
等しい電流を流す第２の定電流源３ｂと、第１のダイオ
ード２ａの順方向電圧と第２のダイオード２ｂの順方向
電圧との差分を検出する差分増幅器４とから構成されて
おり、第２のダイオード２ｂは、第１のダイオード２ａ
と電流容量が等しいダイオードが２個並列に接続されて
構成されている。
ー電圧の温度特性は５Ｖ付近では極めて小さく無視でき
るので、差分増幅器４の出力電圧ＶOUT は、 ＶOUT ＝（ＶBE’−５．２）×ａ ＝（５．２／２７３）×ｔ×ａ となる。ここで、ａは差分増幅器４のゲインである。従
って、差分増幅器４の出力電圧ＶOUT の温度特性は、ゲ
インａを１とすると、約１９ｍＶ／℃となり、ダイオー
ドの順方向電圧の温度特性に比べ約９倍となり、薄膜の
温度補償の精度を向上することができる。 （実施形態２）本実施形態の赤外線検出装置に用いる温
度補償回路の回路図を図２に示す。薄膜上に形成された
サーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜
（図示せず）上に設けられた第１のダイオード２ａと、
第１のダイオード２ａと直列に接続される第１の定電流
源３ａと、同じく薄膜上に設けられ第１のダイオード２
ａと電流容量の異なる第２のダイオード２ｂと、第２の
ダイオード２ｂに直列に接続され第１の定電流源３ａと
等しい電流を流す第２の定電流源３ｂと、第１のダイオ
ード２ａの順方向電圧と第２のダイオード２ｂの順方向
電圧との差分を検出する差分増幅器４とから構成されて
おり、第２のダイオード２ｂは、第１のダイオード２ａ
と電流容量が等しいダイオードが２個並列に接続されて
構成されている。
【００１６】ここで、第１のダイオード２ａの順方向電
圧の温度特性と、第２のダイオード２ｂの順方向電圧の
温度特性との差に基づいて、差分増幅器４の差分出力か
ら薄膜の温度を検出している。例えば、第１のダイオー
ド２ａと第２のダイオード２ｂの電流容量の比率を１：
２とした場合、第１のダイオード２ａの順方向電圧Ｖ
BE1 と第２のダイオード２ｂの順方向電圧ＶBE2 は、そ
れぞれ、 ＶBE1 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ） ＶBE2 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／２Ｉｓ） となる。ここで、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷
量、Ｔは薄膜の絶対温度、Ｉは第１及び第２のダイオー
ド２ａ，２ｂの順方向電流、Ｉｓはダイオードの電流容
量によって決まる定数である。
圧の温度特性と、第２のダイオード２ｂの順方向電圧の
温度特性との差に基づいて、差分増幅器４の差分出力か
ら薄膜の温度を検出している。例えば、第１のダイオー
ド２ａと第２のダイオード２ｂの電流容量の比率を１：
２とした場合、第１のダイオード２ａの順方向電圧Ｖ
BE1 と第２のダイオード２ｂの順方向電圧ＶBE2 は、そ
れぞれ、 ＶBE1 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ） ＶBE2 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／２Ｉｓ） となる。ここで、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷
量、Ｔは薄膜の絶対温度、Ｉは第１及び第２のダイオー
ド２ａ，２ｂの順方向電流、Ｉｓはダイオードの電流容
量によって決まる定数である。
【００１７】従って、差分増幅器４の出力電圧Ｖ
OUT は、 ＶOUT ＝（ＶBE1 −ＶBE2 ）×ａ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎ２ となる。ここで、ａは差分増幅器４のゲインである。従
って、差分増幅器４の出力電圧ＶOUT は薄膜の絶対温度
Ｔの一次関数となるので、差分増幅器４の出力電圧Ｖ
OUT から容易に薄膜の温度を求めることができる。
OUT は、 ＶOUT ＝（ＶBE1 −ＶBE2 ）×ａ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎ２ となる。ここで、ａは差分増幅器４のゲインである。従
って、差分増幅器４の出力電圧ＶOUT は薄膜の絶対温度
Ｔの一次関数となるので、差分増幅器４の出力電圧Ｖ
OUT から容易に薄膜の温度を求めることができる。
【００１８】尚、第１のダイオード２ａと第２のダイオ
ード２ｂの電流容量の比率が１：Ｎの場合、差分増幅器
４の出力電圧ＶOUT は、 ＶOUT ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎＮ となる。従って、本実施形態の構成にすると、電流容量
の異なる第１及び第２のダイオード２ａ，２ｂに等しい
順方向電流を流した場合、第１及び第２のダイオード２
ａ，２ｂの電流容量の比率と、差分増幅器４の差分出力
とから、薄膜の温度を検出することができ、精度の高い
温度補償を行うことができる。 （実施形態３）本実施形態の赤外線検出装置に用いる温
度補償回路の回路図を図３に示す。薄膜上に形成された
サーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜上
に設けられた第１のダイオード２ａと、同じく薄膜上に
設けられ第１のダイオード２ａと電流容量の異なる第２
のダイオード２ｂと、一定の電流を流す定電流源３と、
第１のダイオード２ａの順方向電圧を検出する第１の差
分増幅器４ａと、第２のダイオード２ｂの順方向電圧を
検出する第２の差分増幅器４ｂと、第１及び第２の差分
増幅器４ａ，４ｂの出力電圧の差分を検出する第３の差
分増幅器４ｃとから構成されている。ここで、定電流源
３と、第１のダイオード２ａと、第２のダイオード２ｂ
とは直列に接続されており、第１及び第２のダイオード
２ａ，２ｂには等しい順方向電流が流れている。また、
第２のダイオード２ｂは、第１のダイオード２ａと電流
容量の等しいダイオードが２個並列に接続されて構成さ
れている。
ード２ｂの電流容量の比率が１：Ｎの場合、差分増幅器
４の出力電圧ＶOUT は、 ＶOUT ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎＮ となる。従って、本実施形態の構成にすると、電流容量
の異なる第１及び第２のダイオード２ａ，２ｂに等しい
順方向電流を流した場合、第１及び第２のダイオード２
ａ，２ｂの電流容量の比率と、差分増幅器４の差分出力
とから、薄膜の温度を検出することができ、精度の高い
温度補償を行うことができる。 （実施形態３）本実施形態の赤外線検出装置に用いる温
度補償回路の回路図を図３に示す。薄膜上に形成された
サーモパイルを用いる赤外線検出装置において、薄膜上
に設けられた第１のダイオード２ａと、同じく薄膜上に
設けられ第１のダイオード２ａと電流容量の異なる第２
のダイオード２ｂと、一定の電流を流す定電流源３と、
第１のダイオード２ａの順方向電圧を検出する第１の差
分増幅器４ａと、第２のダイオード２ｂの順方向電圧を
検出する第２の差分増幅器４ｂと、第１及び第２の差分
増幅器４ａ，４ｂの出力電圧の差分を検出する第３の差
分増幅器４ｃとから構成されている。ここで、定電流源
３と、第１のダイオード２ａと、第２のダイオード２ｂ
とは直列に接続されており、第１及び第２のダイオード
２ａ，２ｂには等しい順方向電流が流れている。また、
第２のダイオード２ｂは、第１のダイオード２ａと電流
容量の等しいダイオードが２個並列に接続されて構成さ
れている。
【００１９】ここで、第１及び第２のダイオード２ａ，
２ｂの電流容量の比率を例えば１：２とすると、第１及
び第２の差分増幅器４ａ，４ｂの出力電圧ＶBE1 ，Ｖ
BE2 は、それぞれ、 ＶBE1 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ） ＶBE2 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／２Ｉｓ） となる。ここで、第１及び第２の差分増幅器４ａ，４ｂ
のゲインは共に１であり、ｋはボルツマン定数、ｑは電
子の電荷量、Ｔは薄膜の絶対温度、Ｉは第１及び第２の
ダイオード２ａ，２ｂの順方向電流、Ｉｓはダイオード
の容量によって決まる定数である。
２ｂの電流容量の比率を例えば１：２とすると、第１及
び第２の差分増幅器４ａ，４ｂの出力電圧ＶBE1 ，Ｖ
BE2 は、それぞれ、 ＶBE1 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ） ＶBE2 ＝（ｋＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｉ／２Ｉｓ） となる。ここで、第１及び第２の差分増幅器４ａ，４ｂ
のゲインは共に１であり、ｋはボルツマン定数、ｑは電
子の電荷量、Ｔは薄膜の絶対温度、Ｉは第１及び第２の
ダイオード２ａ，２ｂの順方向電流、Ｉｓはダイオード
の容量によって決まる定数である。
【００２０】従って、差分増幅器４ｃの出力電圧ＶOUT
は、 ＶOUT ＝（ＶBE1 −ＶBE2 ）×ａ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎ２ となる。ここでａは、差分増幅器４ｃのゲインである。
よって、差分増幅器４ｃの出力電圧は薄膜の絶対温度Ｔ
の一次関数となるので、差分増幅器４ｃの出力電圧から
容易に薄膜の温度を検出することができる。
は、 ＶOUT ＝（ＶBE1 −ＶBE2 ）×ａ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎ２ となる。ここでａは、差分増幅器４ｃのゲインである。
よって、差分増幅器４ｃの出力電圧は薄膜の絶対温度Ｔ
の一次関数となるので、差分増幅器４ｃの出力電圧から
容易に薄膜の温度を検出することができる。
【００２１】尚、第１のダイオード２ａと第２のダイオ
ード２ｂの電流容量の比率が１：Ｎの場合、差分増幅器
４ｃの出力電圧ＶOUT は、 ＶOUT ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎＮ となる。従って、本実施形態の構成では、実施形態２の
構成に比べ、差分増幅器が余分に２個必要となるが、差
分増幅器４ａ，４ｂの入力電流は極めて小さいので、第
１のダイオード２ａと第２のダイオード２ｂを流れる順
方向電流は略等しくなり、第１及び第２のダイオード２
ａ，２ｂを流れる順方向電流のバラツキによる誤差を低
減することができ、より精度の高い温度補償を行うこと
ができる。
ード２ｂの電流容量の比率が１：Ｎの場合、差分増幅器
４ｃの出力電圧ＶOUT は、 ＶOUT ＝（ｋＴａ／ｑ）×ｌｎＮ となる。従って、本実施形態の構成では、実施形態２の
構成に比べ、差分増幅器が余分に２個必要となるが、差
分増幅器４ａ，４ｂの入力電流は極めて小さいので、第
１のダイオード２ａと第２のダイオード２ｂを流れる順
方向電流は略等しくなり、第１及び第２のダイオード２
ａ，２ｂを流れる順方向電流のバラツキによる誤差を低
減することができ、より精度の高い温度補償を行うこと
ができる。
【００２２】
【発明の効果】請求項１の発明は上述のように、薄膜上
に形成されたサーモパイルを用いる赤外線検出装置にお
いて、薄膜上に設けられた温度補償用のツェナーダイオ
ードと、同じく薄膜上に設けられツェナーダイオードの
ツェナー電圧と同電圧の順方向電圧を発生する温度補償
用の１個乃至複数個の直列接続されたダイオードとを備
え、ツェナーダイオードと並列に１個乃至複数個の直列
接続されたダイオードを接続し、ツェナーダイオードと
１個乃至複数個の直列接続されたダイオードに夫々一定
の電流を流すとともに、ツェナーダイオードのツェナー
電圧と、一個乃至複数個の直列接続されたダイオードの
順方向電圧の総和との差分出力を温度補償用に検出して
おり、この差分出力は薄膜の温度に対して線形的に変化
するので、差分出力から薄膜の温度を精度良く補償で
き、高精度の赤外線検出装置を実現できるという効果が
ある。
に形成されたサーモパイルを用いる赤外線検出装置にお
いて、薄膜上に設けられた温度補償用のツェナーダイオ
ードと、同じく薄膜上に設けられツェナーダイオードの
ツェナー電圧と同電圧の順方向電圧を発生する温度補償
用の１個乃至複数個の直列接続されたダイオードとを備
え、ツェナーダイオードと並列に１個乃至複数個の直列
接続されたダイオードを接続し、ツェナーダイオードと
１個乃至複数個の直列接続されたダイオードに夫々一定
の電流を流すとともに、ツェナーダイオードのツェナー
電圧と、一個乃至複数個の直列接続されたダイオードの
順方向電圧の総和との差分出力を温度補償用に検出して
おり、この差分出力は薄膜の温度に対して線形的に変化
するので、差分出力から薄膜の温度を精度良く補償で
き、高精度の赤外線検出装置を実現できるという効果が
ある。
【００２３】また、請求項２の発明は、薄膜上に形成さ
れたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、温
度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１及
び第２のダイオードと、第１及び第２のダイオードに夫
々直列に接続され互いに等しい電流を流す第１及び第２
の定電流源とを備え、第１のダイオードの順方向電圧と
第２のダイオードの順方向電圧との差分出力を温度補償
用に検出しており、第１及び第２のダイオードの電流容
量の比率を一定とすれば、この差分出力は薄膜の温度変
化に対して線形な出力となるので、薄膜の温度を精度良
く補償でき、高精度の赤外線検出装置を実現できるとい
う効果がある。
れたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、温
度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１及
び第２のダイオードと、第１及び第２のダイオードに夫
々直列に接続され互いに等しい電流を流す第１及び第２
の定電流源とを備え、第１のダイオードの順方向電圧と
第２のダイオードの順方向電圧との差分出力を温度補償
用に検出しており、第１及び第２のダイオードの電流容
量の比率を一定とすれば、この差分出力は薄膜の温度変
化に対して線形な出力となるので、薄膜の温度を精度良
く補償でき、高精度の赤外線検出装置を実現できるとい
う効果がある。
【００２４】一方、請求項３の発明は、薄膜上に形成さ
れたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、温
度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１及
び第２のダイオードを備え、第１のダイオードと第２の
ダイオードとを順方向に直列に接続し、第１のダイオー
ドの順方向電圧と第２のダイオードの順方向電圧との差
分出力を温度補償用に検出している。ここで、第１及び
第２のダイオードの電流容量の比率を一定とすれば、こ
の差分出力は薄膜の温度変化に対して線形な出力とな
る。また、第１及び第２のダイオードを直列に接続して
いるので、両者を流れる順方向電流は略等しくなり、順
方向電流のバラツキによる誤差を低減できる。よって、
第１及び第２のダイオードの順方向電圧の差分出力から
薄膜の温度を一層精度良く検出でき、より高精度の赤外
線検出装置が実現できるという効果がある。
れたサーモパイルを用いる赤外線検出装置において、温
度補償用に薄膜上に設けられた電流容量の異なる第１及
び第２のダイオードを備え、第１のダイオードと第２の
ダイオードとを順方向に直列に接続し、第１のダイオー
ドの順方向電圧と第２のダイオードの順方向電圧との差
分出力を温度補償用に検出している。ここで、第１及び
第２のダイオードの電流容量の比率を一定とすれば、こ
の差分出力は薄膜の温度変化に対して線形な出力とな
る。また、第１及び第２のダイオードを直列に接続して
いるので、両者を流れる順方向電流は略等しくなり、順
方向電流のバラツキによる誤差を低減できる。よって、
第１及び第２のダイオードの順方向電圧の差分出力から
薄膜の温度を一層精度良く検出でき、より高精度の赤外
線検出装置が実現できるという効果がある。
【図１】実施形態１を示す回路図である。
【図２】実施形態２を示す回路図である。
【図３】実施形態３を示す回路図である。
【図４】（ａ）従来例を示す平面図である。 （ｂ）同上の断面図である。
１ ツェナーダイオード ２ ダイオード ３ａ 第１の定電流源 ３ｂ 第２の定電流源 ４ 差分増幅器 １ ツェナーダイオード ２ ダイオード ３ａ 第１の定電流源 ３ｂ 第２の定電流源 ４ 差分増幅器
Claims (3)
- 【請求項１】薄膜上に形成されたサーモパイルを用いる
赤外線検出装置において、前記薄膜上に設けられた温度
補償用のツェナーダイオードと、同じく前記薄膜上に設
けられ前記ツェナーダイオードのツェナー電圧と同電圧
の順方向電圧を発生する温度補償用の１個乃至複数個の
直列接続されたダイオードとを備え、前記ツェナーダイ
オードと並列に１個乃至複数個の直列接続された前記ダ
イオードを接続し、前記ツェナーダイオードと１個乃至
複数個の直列接続された前記ダイオードに夫々一定の電
流を流すとともに、前記ツェナーダイオードのツェナー
電圧と、一個乃至複数個の直列接続された前記ダイオー
ドの順方向電圧の総和との差分出力を温度補償用に検出
して成ることを特徴とする赤外線検出装置。 - 【請求項２】薄膜上に形成されたサーモパイルを用いる
赤外線検出装置において、温度補償用に前記薄膜上に設
けられた電流容量の異なる第１及び第２のダイオード
と、前記第１及び第２のダイオードに夫々直列に接続さ
れ互いに等しい電流を流す第１及び第２の定電流源とを
備え、前記第１のダイオードの順方向電圧と前記第２の
ダイオードの順方向電圧との差分出力を温度補償用に検
出して成ることを特徴とする赤外線検出装置。 - 【請求項３】薄膜上に形成されたサーモパイルを用いる
赤外線検出装置において、温度補償用に前記薄膜上に設
けられた電流容量の異なる第１及び第２のダイオードを
備え、前記第１のダイオードと前記第２のダイオードと
を順方向に直列に接続し、前記第１のダイオードの順方
向電圧と前記第２のダイオードの順方向電圧との差分出
力を温度補償用に検出して成ることを特徴とする赤外線
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248101A JPH0989653A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248101A JPH0989653A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 赤外線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989653A true JPH0989653A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17173241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7248101A Withdrawn JPH0989653A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0989653A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000023774A1 (fr) * | 1998-10-19 | 2000-04-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Capteur infrarouge et ensemble capteur infrarouge comprenant celui-ci |
| US6451790B1 (en) | 1999-01-13 | 2002-09-17 | Basf Aktiengesellschaft | Azadioxacycloalkenes and their use for combating harmful fungi and animal pests |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP7248101A patent/JPH0989653A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000023774A1 (fr) * | 1998-10-19 | 2000-04-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Capteur infrarouge et ensemble capteur infrarouge comprenant celui-ci |
| US6211520B1 (en) | 1998-10-19 | 2001-04-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared sensor and infrared sensor array using the same |
| US6451790B1 (en) | 1999-01-13 | 2002-09-17 | Basf Aktiengesellschaft | Azadioxacycloalkenes and their use for combating harmful fungi and animal pests |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |