JPH10132678A - オフセット調整方法、圧力センサ、及び圧力感知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精密に調整された感度温度特性の温度補償バ
ランスやブリッジバランスに影響を与えることなくオフ
セット電圧Ｖajを変更し、その結果、感度温度特性の温
度補償バランスやブリッジバランスに対して独立に零点
の温度補償を実行すること。 【解決手段】 ブリッジの零点２４ａ，２４ｂにおける
ブリッジ平衡が所定の極性方向にずれるようにブリッジ
辺の抵抗値を予め設定すると共に、オフセット電圧Ｖaj
をブリッジ外部から加算して所定の極性方向のずれを補
償するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力変化を感知し
て感知した圧力の大きさに応じた電気抵抗値を出力する
歪ゲージと当該歪ゲージを含んでブリッジを構成する圧
力センサに関し、また、このような圧力センサと圧力セ
ンサに一定の駆動電流を供給するための定電流源とを有
し、圧力センサの（＋）側出力端の（＋）側ブリッジ出
力電圧及び（−）側出力端の（−）側ブリッジ出力電圧
を出力する圧力感知装置、及びこれに用いられるオフセ
ット調整方法に関する。

【０００２】特に、車両のエンジン内の圧力変化を感知
してその圧力の大きさに応じた電気抵抗値（ピエゾ抵抗
効果に依る抵抗値）を出力する半導体歪ゲージを含んで
ブリッジを構成する半導体圧力センサに関し、またこの
ような半導体圧力センサと半導体圧力センサに一定の駆
動電流を供給するための定電流源とを有し、エンジンの
点火時期制御又は燃料噴射制御に好適な圧力感知装置、
及びこれに用いられるオフセット調整方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】図３は、従来のオフセット調整方法及び
圧力感知装置を説明するための回路図である。

【０００４】従来この種のオフセット調整方法及び圧力
感知装置としては、例えば、特開平３−７７０３９号公
報（発明の名称：半導体圧力センサー、出願日：１９８
９年８月１８日、出願人：三菱電機株式会社）に開示さ
れたような技術がある。

【０００５】すなわち、半導体圧力センサー１は、図３
（ａ）に示すように、ブリッジを構成する４つのゲージ
抵抗１ａ，…，１ａ…と、ブリッジの２つの出力端子の
各々と接地電位間に接続された固定抵抗２，２とを有し
ていた。

【０００６】このような構成を有する半導体圧力センサ
ー１において、固定抵抗２の抵抗値Ｒ1とＲ2を、Ｒ1＝
Ｒ2とし、オフセット電圧温度補償に必要な抵抗値Ｒcに
トリミングしていた。

【０００７】このようなトリミングは、図３（ｂ）に示
すように、Ｒx＝Ｒ2・Ｒc／（Ｒc−Ｒ2）となるように
行われていた。

【０００８】このようにオフセット電圧補償用抵抗を抵
抗値トリミングすれば、抵抗の本数を２本で済ますこと
ができるといった効果が記載されている。更に、抵抗値
トリミングに依り、任意の抵抗値にでき、精度良く温度
補償ができるようになり、また自動化も容易となるとい
った効果が記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来の半導体圧力センサー１では、固
定抵抗２，２を用いて直接的にブリッジバランス（則
ち、バランス）を変更しているので、半導体圧力センサ
ー１のピエゾ抵抗の温度特性と固定抵抗２，２の温度特
性とを同時に補償して温度無依存性を実現することが難
しいという技術的課題があった。

【００１０】更に、半導体圧力センサー１の感度温度特
性の温度補償バランスや零点の温度補償を精密に実行し
ても、温度変化が生じると、前述のピエゾ抵抗の温度特
性と固定抵抗２，２の温度特性とに起因して、感度温度
特性の温度補償バランスや零点の温度補償が崩れてしま
い、その結果、精密な温度補償バランスが難しいという
技術的課題もあった。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題としており、特に、ブリッジの零点にお
けるブリッジ平衡が所定の極性方向にずれるようにブリ
ッジ辺の抵抗値を予め設定すると共に、オフセット電圧
をブリッジ外部から加算して所定の極性方向のずれを補
償することに依り、精密に調整された感度温度特性の温
度補償バランスやブリッジバランスに影響を与えること
なくオフセット電圧を変更し、その結果、感度温度特性
の温度補償バランスやブリッジバランスに対して独立に
零点の温度補償を実行することを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、圧力変化を感知して当該感知した圧力（単位は［ｍ
ｍＨ2Ｏ］）の大きさに応じた電気抵抗値（単位は
［Ω］）を出力する歪ゲージ２０1，２０2，２０3，２
０4と当該歪ゲージ２０1，２０2，２０3，２０4を含ん
でブリッジを構成する圧力センサ２０と当該圧力センサ
２０に一定の駆動電流（単位は［ｍＡ］）を供給するた
めの定電流源２２とを有し、当該圧力センサ２０の
（＋）側出力端の（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａ及び
（−）側出力端の（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂを出
力する圧力感知装置のオフセット調整方法において、前
記（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａ又は前記（−）側ブ
リッジ出力電圧１０ｂの少なくとも何れかに所定のオフ
セット電圧Ｖaj（単位は［ｍＶ］）を当該ブリッジ外部
から加算して当該所定の極性方向のずれを補償すること
に依り、当該ブリッジバランス状態を形成する、ことを
特徴とするオフセット調整方法である。

【００１３】なお、本発明の圧力センサ２０の（＋）側
出力端とは、ブリッジ回路の２つの出力端において、印
加圧力の増加に伴って出力電圧が増加する出力端を意味
し、（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａとは、この（＋）
側出力端から出力される電圧を意味するものである。同
様の主旨で、圧力センサ２０の（−）側出力端とは、４
端子ブリッジの２つの出力端（但し、他の端子には定電
流源２２が接続されている）において、印加圧力の増加
に伴って出力電圧が低下する出力端を意味し、（−）側
ブリッジ出力電圧１０ｂとは、この（−）側出力端から
出力される電圧を意味するものである。また、所定の極
性方向とは、ブリッジにおける（＋）又は（−）何れか
を意味する。

【００１４】請求項１に記載の発明に依れば、精密に調
整された感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバ
ランスに影響を与えることなくオフセット電圧Ｖajを変
更できるようになり、その結果、感度温度特性の温度補
償バランスやブリッジバランスに対して独立に零点の温
度補償を実行できるようになる。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のオフセット調整方法において、前記ブリッジの零点２
４ａ，２４ｂにおけるブリッジ平衡が所定の極性方向に
ずれるように前記ブリッジ辺の抵抗値（単位は［Ω］）
を予め設定すると共に、オフセット電圧Ｖajを当該ブリ
ッジ外部から加算して当該所定の極性方向のずれを補償
することに依り、当該ブリッジバランス状態を形成す
る、ことを特徴とするオフセット調整方法である。

【００１６】なお、本請求項におけるブリッジ辺とは、
ブリッジを構成する４辺の各辺を意味する。

【００１７】請求項２に記載の発明に依れば、請求項１
に記載の効果に加えて、ブリッジ辺の抵抗値を予め設定
することに依り、オフセット電圧Ｖajの極性を（＋）極
性又は（−）極性の何れかに固定できるようになり、そ
の結果、感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバ
ランスに対して独立に零点の温度補償を実行する回路の
規模を小さくすることができるようになる。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のオフセット調整方法において、前記ブリッジの零点２
４ａ，２４ｂにおけるブリッジ平衡が所定の極性方向に
ずれるように各ブリッジ辺の抵抗値を予め設定すると共
に、前記オフセット電圧Ｖajを当該ブリッジ外部から加
算して当該所定の極性方向のずれを補償することに依
り、当該ブリッジバランス状態を形成する、ことを特徴
とするオフセット調整方法である。

【００１９】請求項３に記載の発明に依れば、請求項２
に記載の効果に加えて、ブリッジ平衡が所定の極性方向
にずれるように設定することに依り、オフセット電圧Ｖ
ajの極性を（＋）極性又は（−）極性の何れかに固定し
たブリッジバランス状態を形成できるようになり、その
結果、感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバラ
ンスに対して独立に零点の温度補償を実行する回路の規
模を小さくすることができるようになる。

【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のオフセット調整方法において、前記歪ゲージ２０1，
２０2，２０3，２０4を接続して前記ブリッジ辺を構成
する配線の抵抗値を調整することに依り、前記所定の極
性方向のずれを生成する、ことを特徴とするオフセット
調整方法である。

【００２１】請求項４に記載の発明に依れば、請求項３
に記載の効果に加えて、特別な手段を付加することな
く、配線の抵抗値を調整するといった簡便な調整方法の
みに依り、ブリッジ平衡が所定の極性方向にずれるよう
に設定できるようになる。

【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
のオフセット調整方法において、前記歪ゲージ２０1，
２０2，２０3，２０4を接続して前記ブリッジ辺を構成
するＰ+拡散層の形状を変更することに依り、前記配線
の抵抗値を調整する、ことを特徴とするオフセット調整
方法である。

【００２３】請求項５に記載の発明に依れば、請求項４
に記載の効果に加えて、特別な手段を付加することな
く、歪ゲージ２０1，２０2，２０3，２０4を作製中に既
に用いられているシリコンプロセスを流用して配線の抵
抗値を調整するといった簡便且つ高精度が保証された調
整方法のみに依り、ブリッジ平衡が所定の極性方向にず
れるように高精度で、簡便に、且つ歩留まり良く設定で
きるようになる。

【００２４】請求項６に記載の発明は、圧力変化を感知
して当該感知した圧力の大きさに応じた電気抵抗値を出
力する歪ゲージ２０1，２０2，２０3，２０4と当該歪ゲ
ージ２０1，２０2，２０3，２０4を含んでブリッジを構
成する圧力センサにおいて、前記ブリッジの零点２４
ａ，２４ｂにおけるブリッジ平衡が所定の極性方向にず
れるようにブリッジ辺の抵抗値が予め設定されている、
ことを特徴とする圧力センサ２０である。

【００２５】請求項６に記載の発明に依れば、ブリッジ
辺の抵抗値を予め人為的に設定することに依り、オフセ
ット電圧Ｖajの極性を（＋）極性又は（−）極性の何れ
かに固定できるようになり、その結果、感度温度特性の
温度補償バランスやブリッジバランスに対して独立に零
点の温度補償を実行する回路の規模を小さくすることが
できるようになる。

【００２６】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の圧力センサ２０において、前記歪ゲージ２０1，２０
2，２０3，２０4を接続して前記ブリッジ辺を構成する
配線の抵抗値を調整することに依り、前記所定の極性方
向のずれを生成する、ことを特徴とする圧力センサ２０
である。

【００２７】請求項７に記載の発明に依れば、請求項６
に記載の効果に加えて、特別な手段を圧力センサ２０の
作製プロセス中に付加することなく、配線の抵抗値を調
整するといった簡便な調整方法のみに依り、ブリッジ平
衡が所定の極性方向に確実に且つ許容範囲内でずれるよ
うに設定できるようになる。

【００２８】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の圧力センサ２０において、前記歪ゲージ２０1，２０
2，２０3，２０4を接続して前記ブリッジ辺を構成する
Ｐ+拡散層の形状を変更することに依り、前記配線の抵
抗値を調整する、ことを特徴とする圧力センサ２０であ
る。

【００２９】なお、本請求項におけるＰ+拡散層とは、
歪ゲージ２０1，２０2，２０3，２０4間を接続してブリ
ッジを構成するための電気配線として機能するポリシリ
コンやアモーファスシリコンを用いた導電性薄膜を意味
する。

【００３０】請求項８に記載の発明に依れば、請求項７
に記載の効果に加えて、特別な手段を圧力センサ２０の
作製プロセス中に付加することなく、歪ゲージ２０1，
２０2，２０3，２０4を作製中に既に用いられているシ
リコンプロセスを流用して配線の抵抗値を調整するとい
った簡便且つ高精度が保証された調整方法のみに依り、
ブリッジ平衡が所定の極性方向に確実に且つ許容範囲内
でずれるように高精度で、簡便に、且つ歩留まり良く設
定できるようになる。

【００３１】請求項９に記載の発明は、前記圧力センサ
２０と当該圧力センサ２０に一定の駆動電流を供給する
ための定電流源２２とを有し、当該圧力センサ２０の
（＋）側出力端の（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａ及び
（−）側出力端の（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂを出
力する圧力感知装置において、前記（＋）側ブリッジ出
力電圧１０ａ又は前記（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂ
の少なくとも何れかに所定のオフセット電圧Ｖajを当該
ブリッジ外部から加算するためのオフセット調整回路３
０を有する、ことを特徴とする圧力感知装置１０であ
る。

【００３２】請求項９に記載の発明に依れば、オフセッ
ト調整回路３０を設けることに依り、精密に調整された
感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバランスに
影響を与えることなくオフセット電圧Ｖajをブリッジ外
部から変更できるようになり、その結果、感度温度特性
の温度補償バランスやブリッジバランスに対して独立に
零点の温度補償を実行できるようになる。

【００３３】請求項１０に記載の発明は、請求項６乃至
８のいずれか一項に記載の圧力センサ２０を用いた圧力
感知装置１０において、前記ブリッジの零点２４ａ，２
４ｂにおけるブリッジ平衡が所定の極性方向にずれるよ
うに前記ブリッジ辺の抵抗値が予め設定されている前記
圧力センサ２０に対して、前記オフセット電圧Ｖajを当
該圧力センサ２０外部から加算して当該所定の極性方向
のずれを補償することに依り、当該ブリッジバランス状
態を形成するためのオフセット調整回路３０を有する、
ことを特徴とする圧力感知装置１０である。

【００３４】請求項１０に記載の発明に依れば、請求項
６乃至８に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００３５】請求項１１に記載の発明は、請求項９又は
１０に記載の圧力感知装置１０において、前記オフセッ
ト調整回路３０は、前記（＋）側ブリッジ出力電圧１０
ａの零点２４ａと前記（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂ
の零点２４ｂが所定の条件下において一致するような前
記オフセット電圧Ｖajを当該（＋）側ブリッジ出力電圧
１０ａ又は当該（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの少な
くとも何れかに当該ブリッジ外部から加算するように構
成されている、ことを特徴とする圧力感知装置１０であ
る。

【００３６】請求項１１に記載の発明に依れば、請求項
９又は１０に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００３７】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
記載の圧力感知装置１０において、前記オフセット調整
回路３０は、前記（−）側ブリッジ出力電圧端子に接続
され、当該（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの零点２４
ｂが前記（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａの零点２４ａ
と一致するような前記オフセット電圧Ｖajを当該（−）
側ブリッジ出力電圧１０ｂに当該ブリッジ外部から加算
するように構成されている、ことを特徴とする圧力感知
装置１０である。

【００３８】請求項１２に記載の発明に依れば、請求項
１１に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００３９】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の圧力感知装置１０において、前記オフセット調整
回路３０は、前記（＋）側ブリッジ出力電圧端子に接続
され、当該（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａの零点２４
ａが前記（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの零点２４ｂ
と一致するような前記オフセット電圧Ｖajを当該（＋）
側ブリッジ出力電圧１０ａに当該ブリッジ外部から加算
するように構成されている、ことを特徴とする圧力感知
装置１０である。

【００４０】請求項１３に記載の発明に依れば、請求項
１２に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の一実
施形態を説明する。

【００４２】本実施形態では、自動車等の車両のエンジ
ン内の圧力変化を感知して感知した圧力（単位は［ｍｍ
Ｈ2Ｏ］）の大きさに応じた電気抵抗値（単位は
［Ω］）を出力する半導体歪ゲージ２０1，２０2，２０
3，２０4を含んでブリッジを構成する半導体圧力センサ
２０と、このような半導体圧力センサ２０に一定の駆動
電流（単位は［ｍＡ］）を供給するための定電流源２２
とを有し、圧力センサ２０の（＋）側出力端の（＋）側
ブリッジ出力電圧１０ａ及び（−）側出力端の（−）側
ブリッジ出力電圧１０ｂを出力する、エンジンの点火時
期制御又は燃料噴射制御に好適な圧力感知装置１０、及
びこれに用いられるオフセット調整方法について説明す
る。

【００４３】図１は、本発明の圧力センサ２０、圧力感
知装置１０、及びこれに用いられるオフセット調整方法
の一実施形態を説明するための回路図である。

【００４４】初めに、オフセット調整方法の実施形態を
説明する。

【００４５】本オフセット調整方法は、ブリッジの零点
２４ａ，２４ｂにおけるブリッジ平衡が所定の極性方向
にずれるようにブリッジ辺の抵抗値（単位は［Ω］）を
予め設定する工程（以降、抵抗値設定工程と略す）と、
この抵抗値設定工程と共に、（＋）側ブリッジ出力電圧
１０ａ又は（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの少なくと
も何れかに所定のオフセット電圧Ｖaj（単位は［ｍ
Ｖ］）をブリッジ外部から加算して所定の極性方向のず
れを補償することに依り、ブリッジバランス状態を形成
する工程（以降、オフセット印加工程と略す）を含んで
いる。

【００４６】抵抗値設定工程は、半導体圧力センサ２０
を作製するシリコンプロセス中で実行されることが望ま
しい。具体的には、シリコンプロセス中の配線パターン
を形成するプロセス中で抵抗値設定工程が実行されるこ
とが望ましい。

【００４７】なお、本実施形態のＰ+拡散層とは、歪ゲ
ージ２０1，２０2，２０3，２０4間を接続してブリッジ
を構成するための電気配線として機能するポリシリコン
やアモーファスシリコンを用いた導電性薄膜を意味す
る。

【００４８】抵抗値設定工程は、歪ゲージ２０1，２０
2，２０3，２０4を接続してブリッジ辺を構成するポリ
シリコンのＰ+拡散層の形状を変更することに依り、配
線の抵抗値を調整している。

【００４９】本実施形態では、歪ゲージ２０1，２０2，
２０3，２０4間を接続する配線はポリシリコンのＰ+拡
散層に依って形成されている。この場合、ポリシリコン
のＰ+拡散層の形状を変更とは、これらの接続配線の長
さを変更することを意味する。

【００５０】則ち、歪ゲージ２０1の接続配線の長さ
（以降、配線長と略す）、歪ゲージ２０2の配線長、歪
ゲージ２０3の配線長、歪ゲージ２０4の配線長を変更す
ることを意味する。

【００５１】本実施形態では、具体的には、歪ゲージ２
０1の接続配線の長さと歪ゲージ２０3の接続配線の長さ
とをほぼ一致させ、歪ゲージ２０2の接続配線の長さと
歪ゲージ２０4の接続配線の長さとをとをほぼ一致させ
ている。このように配線長を変更することにより、配線
の抵抗値を調整できるようになる。

【００５２】この場合、ブリッジの零点２４ｂにおける
ブリッジ平衡が（−）の極性方向にずれるようにする抵
抗値設定工程を実行するには、歪ゲージ２０1の接続配
線の抵抗値（歪ゲージ２０3の接続配線の抵抗値）を歪
ゲージ２０2の接続配線の抵抗値（歪ゲージ２０4の接続
配線のと抵抗値）よりも大きく設定することが望まし
い。

【００５３】同様の主旨で、ブリッジの零点２４ａにお
けるブリッジ平衡が（＋）の極性方向にずれるようにす
る抵抗値設定工程を実行するには、歪ゲージ２０1の接
続配線の抵抗値（歪ゲージ２０3の接続配線の抵抗値）
を歪ゲージ２０2の接続配線の抵抗値（歪ゲージ２０4の
接続配線のと抵抗値）よりも小さく設定することが望ま
しい。

【００５４】なお、配線の抵抗値を調整するためには、
本実施形態で示したように配線長を変更することに加え
て又は代えて、配線の幅を変更することやＰ+拡散層に
おけるＰ+の濃度を変更することによっても可能であ
る。配線幅を変更する場合、配線の幅を広げれば配線抵
抗を小さくでき、逆に狭めれば配線抵抗を大きくでき
る。Ｐ+濃度を変更する場合、Ｐ+濃度を高くすれば配線
抵抗を大きくでき、逆に低くすれば配線抵抗を小さくで
きる。

【００５５】このような抵抗値設定工程に依り、特別な
手段を付加することなく、歪ゲージ２０1，２０2，２０
3，２０4を作製中に既に用いられているシリコンプロセ
スを流用して配線の抵抗値を調整するといった簡便且つ
高精度が保証された調整方法のみに依り、ブリッジ平衡
が所定の極性方向にずれるように高精度で、簡便に、且
つ歩留まり良く設定できるようになる。

【００５６】また、オフセット電圧Ｖajの極性を（＋）
極性又は（−）極性の何れかに固定できるようになり、
その結果、感度温度特性の温度補償バランスやブリッジ
バランスに対して独立に零点の温度補償を実行する回路
の規模を小さくすることができるようになるといった効
果も奏する。

【００５７】なお、本発明の圧力センサ２０の（＋）側
出力端とは、ブリッジ回路の２つの出力端において、印
加圧力の増加に伴って出力電圧が増加する出力端を意味
し、（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａとは、この（＋）
側出力端から出力される電圧を意味するものである。同
様の主旨で、圧力センサ２０の（−）側出力端とは、４
端子ブリッジの２つの出力端（但し、他の端子には定電
流源２２が接続されている）において、印加圧力の増加
に伴って出力電圧が低下する出力端を意味し、（−）側
ブリッジ出力電圧１０ｂとは、この（−）側出力端から
出力される電圧を意味するものである。また、所定の極
性方向とは、ブリッジにおける（＋）又は（−）何れか
を意味する。またブリッジ辺とは、ブリッジを構成する
４辺の各辺を意味する。

【００５８】ブリッジ平衡が所定の極性方向にずれるよ
うに設定する抵抗値設定工程を設けることに依り、オフ
セット電圧Ｖajの極性を（＋）極性又は（−）極性の何
れかに固定したブリッジバランス状態を形成できるよう
になり、その結果、感度温度特性の温度補償バランスや
ブリッジバランスに対して独立に零点の温度補償を実行
する回路の規模を小さくすることができるようになる。

【００５９】図２は、図１の圧力感知装置１０における
オフセット調整方法を説明するためのグラフであって、
同図（ａ）は、（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａの零点
２４ａと（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの零点２４ｂ
とのオフセットを説明するためのグラフであり、同図
（ｂ）は、（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａの零点２４
ａと（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの零点２４ｂとの
オフセット調整を説明するためのグラフである。

【００６０】（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａの零点２
４ａと（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの零点２４ｂと
は、図２に示すように、一般的にずれている。

【００６１】本実施形態のオフセット印加工程は、この
ような零点２４ａ，２４ｂ間のずれを補正するためのオ
フセット電圧Ｖajを印加する工程であって、（−）側ブ
リッジ出力電圧１０ｂの零点２４ｂが（＋）側ブリッジ
出力電圧１０ａの零点２４ａと一致するようなオフセッ
ト電圧Ｖajを（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂにブリッ
ジ外部から加算する工程（以降、（−）オフセット印加
工程と略す）、又は、（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａ
の零点２４ａが（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂの零点
２４ｂと一致するようなオフセット電圧Ｖajを（＋）側
ブリッジ出力電圧１０ａにブリッジ外部から加算する工
程（以降、（＋）オフセット印加工程と略す）の少なく
とも何れかである。

【００６２】抵抗値設定工程において、ブリッジの
（＋）側の零点２４ａにおけるブリッジ平衡が（＋）極
性方向にずれるようにブリッジ辺の抵抗値が設定された
場合には、前述の（＋）オフセット印加工程が実行され
る。

【００６３】同様の主旨で、抵抗値設定工程において、
ブリッジの（−）側の零点２４ｂにおけるブリッジ平衡
が（−）極性方向にずれるようにブリッジ辺の抵抗値が
設定された場合には、前述の（−）オフセット印加工程
が実行される。

【００６４】本実施形態では（−）オフセット印加工程
のみを実行している。このように一方の極性に対するオ
フセット印加工程のみに限定することに依り、オフセッ
ト印加工程を簡略化でき、またオフセット印加工程に必
要な回路の規模を小さくできるようになるといった効果
を奏する。

【００６５】このようなオフセット印加工程に依り、特
別な手段を付加することなく、配線の抵抗値を調整する
といった簡便な調整方法のみに依り、ブリッジ平衡が所
定の極性方向にずれるように設定できるようになるとい
った効果を奏する。

【００６６】更に、精密に調整された感度温度特性の温
度補償バランスやブリッジバランスに影響を与えること
なくオフセット電圧Ｖajを変更できるようになり、その
結果、感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバラ
ンスに対して独立に零点の温度補償を実行できるように
なるといった効果も奏する。

【００６７】次に、図面に基づき、圧力センサ２０の実
施形態を説明する。

【００６８】本圧力センサ２０は、自動車等の車両のエ
ンジン内の圧力変化を感知して感知した圧力（単位は
［ｍｍＨ2Ｏ］）の大きさに応じた電気抵抗値（単位は
［Ω］）を出力する半導体歪ゲージ２０1，２０2，２０
3，２０4を含んでブリッジを構成するシリコン半導体圧
力センサ２０である。なお、電気抵抗値は、印加された
圧力に対してシリコン半導体結晶が示すピエゾ効果に起
因して発生するものである。

【００６９】シリコン半導体圧力センサ２０において
は、前述したオフセット調整方法の抵抗値設定工程が実
行されており、歪ゲージ２０1の接続配線の抵抗値（歪
ゲージ２０3の接続配線の抵抗値）を歪ゲージ２０2の接
続配線の抵抗値（歪ゲージ２０4の接続配線のと抵抗
値）よりも大きく設定され、その結果、ブリッジの零点
２４ｂにおけるブリッジ平衡が（−）の極性方向にずれ
ている。

【００７０】このようなシリコン半導体圧力センサ２０
に依れば、ブリッジ辺の抵抗値を予め人為的に設定する
ことに依り、オフセット電圧Ｖajの極性を（＋）極性又
は（−）極性の何れかに固定できるようになり、その結
果、感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバラン
スに対して独立に零点の温度補償を実行する回路の規模
を小さくすることができるようになる。

【００７１】また、特別な手段をシリコン半導体圧力セ
ンサ２０の作製プロセス中に付加することなく、配線の
抵抗値を調整するといった簡便な調整方法のみに依り、
ブリッジ平衡が所定の極性方向に確実に且つ許容範囲内
でずれるように設定できるようになる。

【００７２】更に、特別な手段をシリコン半導体圧力セ
ンサ２０の作製プロセス中に付加することなく、歪ゲー
ジ２０1，２０2，２０3，２０4を作製中に既に用いられ
ているシリコンプロセスを流用して配線の抵抗値を調整
するといった簡便且つ高精度が保証された調整方法のみ
に依り、ブリッジ平衡が所定の極性方向に確実に且つ許
容範囲内でずれるように高精度で、簡便に、且つ歩留ま
り良く設定できるようになる。

【００７３】次に、図面に基づき、前述のオフセット調
整方法及び半導体圧力センサ２０を用いた圧力感知装置
１０の実施形態を説明する。

【００７４】本圧力感知装置１０は、図１に示すよう
に、自動車等の車両のエンジン内の圧力変化を感知して
感知した圧力（単位は［ｍｍＨ2Ｏ］）の大きさに応じ
た電気抵抗値（単位は［Ω］）を出力する半導体歪ゲー
ジ２０1，２０2，２０3，２０4を含んでブリッジを構成
する前述の半導体圧力センサ２０と、このような半導体
圧力センサ２０に一定の駆動電流（単位は［ｍＡ］）を
供給するための定電流源２２と、オフセット電圧Ｖajを
ブリッジ外部から加算するためのオフセット調整回路３
０を有する。

【００７５】オフセット調整回路３０は、半導体圧力セ
ンサ２０の（＋）側ブリッジ出力電圧１０ａ又は（−）
側ブリッジ出力電圧１０ｂの少なくとも何れかに所定の
オフセット電圧Ｖajをブリッジ外部から加算するための
回路であって、オペアンプを中心にして構成されてい
る。

【００７６】具体的には、オフセット調整回路３０は、
半導体圧力センサ２０の（−）側ブリッジ出力電圧１０
ｂに所定のオフセット電圧Ｖajをブリッジ外部から加算
するための回路であって、オペアンプを中心にして構成
されている。

【００７７】半導体圧力センサ２０は、前述のオフセッ
ト調整方法における抵抗値設定工程が実行される結果、
ブリッジの（−）端子（図１参照）の零点２４ｂにおけ
る所定温度（例えば、室温）でのブリッジ平衡が（−）
極性方向にずれるようにブリッジ辺の配線（Ｐ+拡散
層）の抵抗値が予め設定されている。

【００７８】具体的には、歪ゲージ２０1の接続配線の
抵抗値（歪ゲージ２０3の接続配線の抵抗値）を歪ゲー
ジ２０2の接続配線の抵抗値（歪ゲージ２０4の接続配線
のと抵抗値）よりも大きく設定され、その結果、ブリッ
ジの零点２４ｂにおけるブリッジ平衡が（−）の極性方
向にずれている。

【００７９】本実施形態のオフセット調整回路３０は、
（−）側ブリッジ出力電圧端子に接続され、図２（ａ）
に示すような零点２４ａ，２４ｂ間のずれを補正するた
めのオフセット電圧Ｖajを印加する回路であって、具体
的には、図２（ｂ）に示すように、（−）側ブリッジ出
力電圧１０ｂの零点２４ｂが（＋）側ブリッジ出力電圧
１０ａの零点２４ａと一致するようなオフセット電圧Ｖ
ajを（−）側ブリッジ出力電圧１０ｂにブリッジ外部か
ら加算して（−）極性方向のずれを補償することに依
り、ブリッジバランス状態を形成する前述の（−）オフ
セット印加工程を実行する機能を有している。

【００８０】本実施形態では、図１に示すように、電源
Ｖcc−接地電位間に直列に接続された固定抵抗３４と可
変抵抗３６との中点の電圧をオフセット電圧Ｖajとして
用いている。

【００８１】このようなオフセット調整回路３０を設け
ることに依り、精密に調整された感度温度特性の温度補
償バランスやブリッジバランスに影響を与えることなく
オフセット電圧Ｖajをブリッジ外部から変更できるよう
になり、その結果、感度温度特性の温度補償バランスや
ブリッジバランスに対して独立に零点の温度補償を実行
できるようになる。

【００８２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に依れば、精密に
調整された感度温度特性の温度補償バランスやブリッジ
バランスに影響を与えることなくオフセット電圧を変更
できるようになり、その結果、感度温度特性の温度補償
バランスやブリッジバランスに対して独立に零点の温度
補償を実行できるようになる。

【００８３】請求項２に記載の発明に依れば、請求項１
に記載の効果に加えて、ブリッジ辺の抵抗値を予め設定
することに依り、オフセット電圧の極性を（＋）極性又
は（−）極性の何れかに固定できるようになり、その結
果、感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバラン
スに対して独立に零点の温度補償を実行する回路の規模
を小さくすることができるようになる。

【００８４】請求項３に記載の発明に依れば、請求項２
に記載の効果に加えて、ブリッジ平衡が所定の極性方向
にずれるように設定することに依り、オフセット電圧の
極性を（＋）極性又は（−）極性の何れかに固定したブ
リッジバランス状態を形成できるようになり、その結
果、感度温度特性の温度補償バランスやブリッジバラン
スに対して独立に零点の温度補償を実行する回路の規模
を小さくすることができるようになる。

【００８５】請求項４に記載の発明に依れば、請求項３
に記載の効果に加えて、特別な手段を付加することな
く、配線の抵抗値を調整するといった簡便な調整方法の
みに依り、ブリッジ平衡が所定の極性方向にずれるよう
に設定できるようになる。

【００８６】請求項５に記載の発明に依れば、請求項４
に記載の効果に加えて、特別な手段を付加することな
く、歪ゲージを作製中に既に用いられているシリコンプ
ロセスを用いて配線の抵抗値を調整するといった簡便且
つ高精度が保証された調整方法のみに依り、ブリッジ平
衡が所定の極性方向にずれるように高精度で、簡便に、
且つ歩留まり良く設定できるようになる。

【００８７】請求項６に記載の発明に依れば、ブリッジ
辺の抵抗値を予め人為的に設定することに依り、オフセ
ット電圧の極性を（＋）極性又は（−）極性の何れかに
固定できるようになり、その結果、感度温度特性の温度
補償バランスやブリッジバランスに対して独立に零点の
温度補償を実行する回路の規模を小さくすることができ
るようになる。

【００８８】請求項７に記載の発明に依れば、請求項６
に記載の効果に加えて、特別な手段を圧力センサ２０の
作製プロセス中に付加することなく、配線の抵抗値を調
整するといった簡便な調整方法のみに依り、ブリッジ平
衡が所定の極性方向に確実に且つ許容範囲内でずれるよ
うに設定できるようになる。

【００８９】請求項８に記載の発明に依れば、請求項７
に記載の効果に加えて、特別な手段を圧力センサの作製
プロセス中に付加することなく、歪ゲージを作製中に既
に用いられているシリコンプロセスを用いて配線の抵抗
値を調整するといった簡便且つ高精度が保証された調整
方法のみに依り、ブリッジ平衡が所定の極性方向に確実
に且つ許容範囲内でずれるように高精度で、簡便に、且
つ歩留まり良く設定できるようになる。

【００９０】請求項９に記載の発明に依れば、オフセッ
ト調整回路を設けることに依り、精密に調整された感度
温度特性の温度補償バランスやブリッジバランスに影響
を与えることなくオフセット電圧をブリッジ外部から変
更できるようになり、その結果、感度温度特性の温度補
償バランスやブリッジバランスに対して独立に零点の温
度補償を実行できるようになる。

【００９１】請求項１０に記載の発明に依れば、請求項
６乃至８に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００９２】請求項１１に記載の発明に依れば、請求項
９又は１０に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００９３】請求項１２に記載の発明に依れば、請求項
１１に記載の効果と同様の効果を奏する。

【００９４】請求項１３に記載の発明に依れば、請求項
１２に記載の効果と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力センサ及び圧力感知装置の一実施
形態を説明するための回路図である

【図２】図１の圧力感知装置におけるオフセット調整方
法を説明するためのグラフであって、同図（ａ）は、
（＋）側ブリッジ出力電圧の零点と（−）側ブリッジ出
力電圧の零点とのオフセットを説明するためのグラフで
あり、同図（ｂ）は、（＋）側ブリッジ出力電圧の零点
と（−）側ブリッジ出力電圧の零点とのオフセット調整
を説明するためのグラフである

【図３】従来のオフセット調整方法及び圧力感知装置を
説明するための回路図である

【符号の説明】

１０ 圧力感知装置 １０ａ （＋）側ブリッジ出力電圧 １０ｂ （−）側ブリッジ出力電圧 ２０ 圧力センサ（半導体圧力センサ） ２０1，２０2，２０3，２０4 歪ゲージ ２２ 定電流源 ２４ａ （＋）側ブリッジ出力電圧の零点 ２４ｂ （−）側ブリッジ出力電圧の零点 ３０ オフセット調整回路（オペアンプ） Ｖaj オフセット電圧

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力変化を感知して当該感知した圧力の
   大きさに応じた電気抵抗値を出力する歪ゲージと当該歪
   ゲージを含んでブリッジを構成する圧力センサと当該圧
   力センサに一定の駆動電流を供給するための定電流源と
   を有し、当該圧力センサの（＋）側出力端の（＋）側ブ
   リッジ出力電圧及び（−）側出力端の（−）側ブリッジ
   出力電圧を出力する圧力感知装置のオフセット調整方法
   において、 前記（＋）側ブリッジ出力電圧又は前記（−）側ブリッ
   ジ出力電圧の少なくとも何れかに所定のオフセット電圧
   を当該ブリッジ外部から加算して当該所定の極性方向の
   ずれを補償することに依り、当該ブリッジバランス状態
   を形成する、 ことを特徴とするオフセット調整方法。
2. 【請求項２】 前記ブリッジの零点におけるブリッジ平
   衡が所定の極性方向にずれるように前記ブリッジ辺の抵
   抗値を予め設定すると共に、オフセット電圧を当該ブリ
   ッジ外部から加算して当該所定の極性方向のずれを補償
   することに依り、当該ブリッジバランス状態を形成す
   る、 ことを特徴とする請求項１に記載のオフセット調整方
   法。
3. 【請求項３】 前記ブリッジの零点におけるブリッジ平
   衡が所定の極性方向にずれるように各ブリッジ辺の抵抗
   値を予め設定すると共に、前記オフセット電圧を当該ブ
   リッジ外部から加算して当該所定の極性方向のずれを補
   償することに依り、当該ブリッジバランス状態を形成す
   る、 ことを特徴とする請求項２に記載のオフセット調整方
   法。
4. 【請求項４】 前記歪ゲージを接続して前記ブリッジ辺
   を構成する配線の抵抗値を調整することに依り、前記所
   定の極性方向のずれを生成する、 ことを特徴とする請求項３に記載のオフセット調整方
   法。
5. 【請求項５】 前記歪ゲージを接続して前記ブリッジ辺
   を構成するＰ+拡散層の形状を変更することに依り、前
   記配線の抵抗値を調整する、 ことを特徴とする請求項４に記載のオフセット調整方
   法。
6. 【請求項６】 圧力変化を感知して当該感知した圧力の
   大きさに応じた電気抵抗値を出力する歪ゲージと当該歪
   ゲージを含んでブリッジを構成する圧力センサにおい
   て、 前記ブリッジの零点におけるブリッジ平衡が所定の極性
   方向にずれるようにブリッジ辺の抵抗値が予め設定され
   ている、 ことを特徴とする圧力センサ。
7. 【請求項７】 前記歪ゲージを接続して前記ブリッジ辺
   を構成する配線の抵抗値を調整することに依り、前記所
   定の極性方向のずれを生成する、 ことを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ。
8. 【請求項８】 前記歪ゲージを接続して前記ブリッジ辺
   を構成するＰ+拡散層の形状を変更することに依り、前
   記配線の抵抗値を調整する、 ことを特徴とする請求項７に記載の圧力センサ。
9. 【請求項９】 前記圧力センサと当該圧力センサに一定
   の駆動電流を供給するための定電流源とを有し、当該圧
   力センサの（＋）側出力端の（＋）側ブリッジ出力電圧
   及び（−）側出力端の（−）側ブリッジ出力電圧を出力
   する圧力感知装置において、 前記（＋）側ブリッジ出力電圧又は前記（−）側ブリッ
   ジ出力電圧の少なくとも何れかに所定のオフセット電圧
   を当該ブリッジ外部から加算するためのオフセット調整
   回路を有する、 ことを特徴とする圧力感知装置。
10. 【請求項１０】 前記ブリッジの零点におけるブリッジ
    平衡が所定の極性方向にずれるように前記ブリッジ辺の
    抵抗値が予め設定されている前記圧力センサに対して、
    前記オフセット電圧を当該圧力センサ外部から加算して
    当該所定の極性方向のずれを補償することに依り、当該
    ブリッジバランス状態を形成するためのオフセット調整
    回路を有する、 ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載
    の圧力センサを用いた圧力感知装置。
11. 【請求項１１】 前記オフセット調整回路は、前記
    （＋）側ブリッジ出力電圧の零点と前記（−）側ブリッ
    ジ出力電圧の零点が所定の条件下において一致するよう
    な前記オフセット電圧を当該（＋）側ブリッジ出力電圧
    又は当該（−）側ブリッジ出力電圧の少なくとも何れか
    に当該ブリッジ外部から加算するように構成されてい
    る、 ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の圧力感知装
    置。
12. 【請求項１２】 前記オフセット調整回路は、前記
    （−）側ブリッジ出力電圧端子に接続され、当該（−）
    側ブリッジ出力電圧の零点が前記（＋）側ブリッジ出力
    電圧の零点と一致するような前記オフセット電圧を当該
    （−）側ブリッジ出力電圧に当該ブリッジ外部から加算
    するように構成されている、 ことを特徴とする請求項１１に記載の圧力感知装置。
13. 【請求項１３】 前記オフセット調整回路は、前記
    （＋）側ブリッジ出力電圧端子に接続され、当該（＋）
    側ブリッジ出力電圧の零点が前記（−）側ブリッジ出力
    電圧の零点と一致するような前記オフセット電圧を当該
    （＋）側ブリッジ出力電圧に当該ブリッジ外部から加算
    するように構成されている、ことを特徴とする請求項１
    ２に記載の圧力感知装置。