JPH11118562A - 熱式流量計 - Google Patents
熱式流量計Info
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- JPH11118562A JPH11118562A JP9279137A JP27913797A JPH11118562A JP H11118562 A JPH11118562 A JP H11118562A JP 9279137 A JP9279137 A JP 9279137A JP 27913797 A JP27913797 A JP 27913797A JP H11118562 A JPH11118562 A JP H11118562A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】外付け部品を設けることなく感温抵抗体を保護
する。 【解決手段】熱式流量計は、吸気管内に設置される感温
抵抗体１１，１２と、感温抵抗体１１に直列接続され、
当該感温抵抗体１１に供給される電力を調整するための
トランジスタ１とを備え、感温抵抗体１１を所定温度に
保つように同抵抗体１１への通電量を帰還制御する。ト
ランジスタ１は、そのベース層がエピタキシャル層で形
成され、当該ベース層の幅はトランジスタ１のエミッタ
−コレクタ間の耐圧に応じた所定の下限値で規制され
る。つまり、トランジスタ１のベース層をエピタキシャ
ル層で形成することで、ベース層の不純物濃度が低下す
る。ベース層の不純物濃度が低い状態下では、トランジ
スタの耐圧がベース幅に依存する。従って、ベース幅の
下限を規制すること、すなわちベース幅を所定値以上に
規制することで、所望の耐圧が設定できる。
する。 【解決手段】熱式流量計は、吸気管内に設置される感温
抵抗体１１，１２と、感温抵抗体１１に直列接続され、
当該感温抵抗体１１に供給される電力を調整するための
トランジスタ１とを備え、感温抵抗体１１を所定温度に
保つように同抵抗体１１への通電量を帰還制御する。ト
ランジスタ１は、そのベース層がエピタキシャル層で形
成され、当該ベース層の幅はトランジスタ１のエミッタ
−コレクタ間の耐圧に応じた所定の下限値で規制され
る。つまり、トランジスタ１のベース層をエピタキシャ
ル層で形成することで、ベース層の不純物濃度が低下す
る。ベース層の不純物濃度が低い状態下では、トランジ
スタの耐圧がベース幅に依存する。従って、ベース幅の
下限を規制すること、すなわちベース幅を所定値以上に
規制することで、所望の耐圧が設定できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用内
燃機関に適用され、同機関に吸入される空気の量を計測
するための熱式流量計に関するものである。
燃機関に適用され、同機関に吸入される空気の量を計測
するための熱式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱式流量計として、例えば特開昭
６０−８６４２０号公報に開示されたものが知られてい
る。このような従来の熱式流量計では、流体通路内に感
温抵抗体を設置し、この感温抵抗体の温度を一定にする
ように同抵抗体の発熱量を調節することで、感温抵抗体
への通電量から流体通路内の流体流量を計測していた。
そして、その通電量の調節には、上記公報に開示されて
いるようにトランジスタが広く用いられていた。また、
上記公報では、感温抵抗体に並列にダイオードと抵抗
（保護回路）を挿入すると共に、トランジスタのコレク
タ−エミッタ間にダイオード（保護回路）を挿入し、そ
れにより、電源逆接時における大電流をバイパスさせて
感温抵抗体の破壊を防止していた。
６０−８６４２０号公報に開示されたものが知られてい
る。このような従来の熱式流量計では、流体通路内に感
温抵抗体を設置し、この感温抵抗体の温度を一定にする
ように同抵抗体の発熱量を調節することで、感温抵抗体
への通電量から流体通路内の流体流量を計測していた。
そして、その通電量の調節には、上記公報に開示されて
いるようにトランジスタが広く用いられていた。また、
上記公報では、感温抵抗体に並列にダイオードと抵抗
（保護回路）を挿入すると共に、トランジスタのコレク
タ−エミッタ間にダイオード（保護回路）を挿入し、そ
れにより、電源逆接時における大電流をバイパスさせて
感温抵抗体の破壊を防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの場合、前記
ダイオードや抵抗の消費電流を考えると、これらをハイ
ブリッド基板上に外付けとしなくてはならず、基板の大
型化やコストアップといった問題を招く。また、自動車
に使用する場合、イグニッションスイッチをＯＦＦした
時に発生する数十Ｖの負サージに対する耐量が必要とな
るため、かなり大きな面積の抵抗にしなければならない
という問題が生じる。
ダイオードや抵抗の消費電流を考えると、これらをハイ
ブリッド基板上に外付けとしなくてはならず、基板の大
型化やコストアップといった問題を招く。また、自動車
に使用する場合、イグニッションスイッチをＯＦＦした
時に発生する数十Ｖの負サージに対する耐量が必要とな
るため、かなり大きな面積の抵抗にしなければならない
という問題が生じる。
【０００４】また、電源とトランジスタのコレクタとの
間にダイオードを挿入することにより大電流を遮断し、
感温抵抗体の破壊を防止するなどの工夫も提案されては
いるが、かかる場合にもやはり外付け部品が必要となり
コストアップを招く。
間にダイオードを挿入することにより大電流を遮断し、
感温抵抗体の破壊を防止するなどの工夫も提案されては
いるが、かかる場合にもやはり外付け部品が必要となり
コストアップを招く。
【０００５】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、外付け部品を設
けることなく感温抵抗体を保護することができる熱式流
量計を提供することである。
のであって、その目的とするところは、外付け部品を設
けることなく感温抵抗体を保護することができる熱式流
量計を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、流体通路内に設置され
る感温抵抗体と、前記感温抵抗体に直列接続され、当該
感温抵抗体に供給される電力を調整するためのトランジ
スタとを備え、前記感温抵抗体を所定温度に保つように
同抵抗体への通電量を帰還制御する熱式流量計におい
て、前記トランジスタのベース層をエピタキシャル層で
形成し、且つ当該ベース層の幅を前記トランジスタのエ
ミッタ−コレクタ間の耐圧に応じた所定の下限値で規制
している。
に、請求項１に記載の発明では、流体通路内に設置され
る感温抵抗体と、前記感温抵抗体に直列接続され、当該
感温抵抗体に供給される電力を調整するためのトランジ
スタとを備え、前記感温抵抗体を所定温度に保つように
同抵抗体への通電量を帰還制御する熱式流量計におい
て、前記トランジスタのベース層をエピタキシャル層で
形成し、且つ当該ベース層の幅を前記トランジスタのエ
ミッタ−コレクタ間の耐圧に応じた所定の下限値で規制
している。
【０００７】要するに、トランジスタのベース層をエピ
タキシャル層で形成することで、ベース層の不純物濃度
を低くすることができる。ベース層の不純物濃度が低い
状態下では、トランジスタのエミッタ−コレクタ間の耐
圧がベース幅に依存する。従って、ベース幅の下限を規
制すること、すなわちベース幅を所定値以上に規制する
ことで、エミッタ−コレクタ間の耐圧を上げることがで
き、所望の耐圧が設定できる。その結果、外付け部品を
設けることなく感温抵抗体を保護することができる。因
みに図５のグラフには、ベース幅（横軸のＷＢ）とエミ
ッタ−コレクタ間の耐圧（縦軸のＶＥＣ）との関係を示
す。
タキシャル層で形成することで、ベース層の不純物濃度
を低くすることができる。ベース層の不純物濃度が低い
状態下では、トランジスタのエミッタ−コレクタ間の耐
圧がベース幅に依存する。従って、ベース幅の下限を規
制すること、すなわちベース幅を所定値以上に規制する
ことで、エミッタ−コレクタ間の耐圧を上げることがで
き、所望の耐圧が設定できる。その結果、外付け部品を
設けることなく感温抵抗体を保護することができる。因
みに図５のグラフには、ベース幅（横軸のＷＢ）とエミ
ッタ−コレクタ間の耐圧（縦軸のＶＥＣ）との関係を示
す。
【０００８】また、請求項２に記載の発明では、前記ベ
ース層の幅をトランジスタの電流増幅率に応じた所定の
上限値で規制している。つまり、トランジスタのベース
幅を大きくし過ぎると、電流増幅率ｈFEの低下が懸念さ
れるが、ベース幅の上限を規制することで、こうした不
都合も回避できる。
ース層の幅をトランジスタの電流増幅率に応じた所定の
上限値で規制している。つまり、トランジスタのベース
幅を大きくし過ぎると、電流増幅率ｈFEの低下が懸念さ
れるが、ベース幅の上限を規制することで、こうした不
都合も回避できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した一実
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態におけ
る熱式流量計は、自動車用内燃機関に適用されるもので
あって、内燃機関の吸気管に吸入される空気の量を計測
する。その概要として、熱式流量計は、吸気管内に配設
される感温抵抗体と、感温抵抗体を所定温度に保つよう
に同抵抗体への通電量を制御する制御回路とを備える。
制御回路はハイブリッドＩＣ化され、感温抵抗体を接続
するブリッジ回路と、ブリッジ回路からの出力を増幅し
て感温抵抗体にフィードバックするためのオペアンプと
を有する。
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態におけ
る熱式流量計は、自動車用内燃機関に適用されるもので
あって、内燃機関の吸気管に吸入される空気の量を計測
する。その概要として、熱式流量計は、吸気管内に配設
される感温抵抗体と、感温抵抗体を所定温度に保つよう
に同抵抗体への通電量を制御する制御回路とを備える。
制御回路はハイブリッドＩＣ化され、感温抵抗体を接続
するブリッジ回路と、ブリッジ回路からの出力を増幅し
て感温抵抗体にフィードバックするためのオペアンプと
を有する。
【００１０】図１は、熱式流量計の電気的構成を示す回
路図であり、主として制御回路１００の構成を示す。図
１において、バッテリ電源＋ＢにはＮＰＮ型トランジス
タ１のコレクタが接続され、同トランジスタ１のエミッ
タには第１の感温抵抗体１１が接続されている。第１の
感温抵抗体１１に流れる電流は、抵抗２により電圧に変
換されて出力される。また、第１の感温抵抗体１１には
抵抗３，４が並列接続され、抵抗３，４の中間点にはオ
ペアンプ２００の非反転入力端子が接続されている。オ
ペアンプ２００の出力端子は同オペアンプ２００の反転
入力端子に接続されており、これによりボルテージフォ
ロア回路が構成されている。
路図であり、主として制御回路１００の構成を示す。図
１において、バッテリ電源＋ＢにはＮＰＮ型トランジス
タ１のコレクタが接続され、同トランジスタ１のエミッ
タには第１の感温抵抗体１１が接続されている。第１の
感温抵抗体１１に流れる電流は、抵抗２により電圧に変
換されて出力される。また、第１の感温抵抗体１１には
抵抗３，４が並列接続され、抵抗３，４の中間点にはオ
ペアンプ２００の非反転入力端子が接続されている。オ
ペアンプ２００の出力端子は同オペアンプ２００の反転
入力端子に接続されており、これによりボルテージフォ
ロア回路が構成されている。
【００１１】オペアンプ２００の出力端子には第２の感
温抵抗体１２の一端が接続され、同感温抵抗体１２の他
端には抵抗５，６が直列接続されている。なお、前記第
１及び第２の感温抵抗体１１，１２は、セラミック製ボ
ビンの外周に白金線を巻き、ボビン両端のリード線と接
続したものであって、略同一の抵抗値を有する。
温抵抗体１２の一端が接続され、同感温抵抗体１２の他
端には抵抗５，６が直列接続されている。なお、前記第
１及び第２の感温抵抗体１１，１２は、セラミック製ボ
ビンの外周に白金線を巻き、ボビン両端のリード線と接
続したものであって、略同一の抵抗値を有する。
【００１２】オペアンプ３００は、その非反転入力端子
が前記第１の感温抵抗体１１と抵抗２との中間点に接続
され、同反転入力端子が抵抗５，６の中間点に接続され
ている。オペアンプ３００の出力端子は前記トランジス
タ１のベースに接続されている。以上の通り上記制御回
路１００においては、第１及び第２の感温抵抗体１１，
１２を含む形でブリッジ回路が構成されている。
が前記第１の感温抵抗体１１と抵抗２との中間点に接続
され、同反転入力端子が抵抗５，６の中間点に接続され
ている。オペアンプ３００の出力端子は前記トランジス
タ１のベースに接続されている。以上の通り上記制御回
路１００においては、第１及び第２の感温抵抗体１１，
１２を含む形でブリッジ回路が構成されている。
【００１３】上記制御回路１００の動作を説明する。こ
こで、図中のＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４はその記号が付し
てある部分の電圧を示す。バッテリ電源＋Ｂの印加に伴
い電圧Ｖ１，Ｖ２が発生すると、これら電圧Ｖ１，Ｖ２
がオペアンプ３００の非反転及び反転入力端子にそれぞ
れ入力される。このとき、Ｖ１＞Ｖ２であれば、オペア
ンプ３００の出力電圧Ｖ４が上昇する。すると、トラン
ジスタ１のエミッタ電圧Ｖ３も上昇し、これにより第１
の感温抵抗体１１を流れる電流が上昇して同抵抗体１１
の温度が上昇する。この結果、第１の感温抵抗体１１の
抵抗値が上昇し、電圧Ｖ１が低下する。
こで、図中のＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４はその記号が付し
てある部分の電圧を示す。バッテリ電源＋Ｂの印加に伴
い電圧Ｖ１，Ｖ２が発生すると、これら電圧Ｖ１，Ｖ２
がオペアンプ３００の非反転及び反転入力端子にそれぞ
れ入力される。このとき、Ｖ１＞Ｖ２であれば、オペア
ンプ３００の出力電圧Ｖ４が上昇する。すると、トラン
ジスタ１のエミッタ電圧Ｖ３も上昇し、これにより第１
の感温抵抗体１１を流れる電流が上昇して同抵抗体１１
の温度が上昇する。この結果、第１の感温抵抗体１１の
抵抗値が上昇し、電圧Ｖ１が低下する。
【００１４】電圧Ｖ１が低下し、Ｖ１＜Ｖ２になると、
オペアンプ３００の出力電圧Ｖ４が低下する。そのた
め、トランジスタ１のエミッタ電圧Ｖ３も低下し、これ
により第１の感温抵抗体１１を流れる電流が低下して同
抵抗体１１の温度が低下する。この結果、第１の感温抵
抗体１１の抵抗値が低下し、電圧Ｖ１が上昇する。そし
て、再びＶ１＞Ｖ２になると、上記動作を繰り返し実行
する。このように、Ｖ１＝Ｖ２となるようにオペアンプ
３００がトランジスタ１の動作を制御する。
オペアンプ３００の出力電圧Ｖ４が低下する。そのた
め、トランジスタ１のエミッタ電圧Ｖ３も低下し、これ
により第１の感温抵抗体１１を流れる電流が低下して同
抵抗体１１の温度が低下する。この結果、第１の感温抵
抗体１１の抵抗値が低下し、電圧Ｖ１が上昇する。そし
て、再びＶ１＞Ｖ２になると、上記動作を繰り返し実行
する。このように、Ｖ１＝Ｖ２となるようにオペアンプ
３００がトランジスタ１の動作を制御する。
【００１５】一方、第２の感温抵抗体１２は自己発熱し
ないようにそれに加わる電圧がオペアンプ２００により
調整される。つまり、第２の感温抵抗体１２の両端に印
加される電圧は、第１の感温抵抗体１１の両端電圧（Ｖ
３−Ｖ１）の数十分の一程度となるように設定されてい
る。これにより、第２の感温抵抗体１２の温度が吸気管
内を流れる空気の温度と略等しくなり、第２の感温抵抗
体１２は温度補償用抵抗として使用される。
ないようにそれに加わる電圧がオペアンプ２００により
調整される。つまり、第２の感温抵抗体１２の両端に印
加される電圧は、第１の感温抵抗体１１の両端電圧（Ｖ
３−Ｖ１）の数十分の一程度となるように設定されてい
る。これにより、第２の感温抵抗体１２の温度が吸気管
内を流れる空気の温度と略等しくなり、第２の感温抵抗
体１２は温度補償用抵抗として使用される。
【００１６】ここで、第１の感温抵抗体１１に流れる電
流を「Ｉ」、同感温抵抗体１１の抵抗値を「ＲＨ」とす
れば、第１の感温抵抗体１１は「Ｉ^2・ＲＨ」の電力を
消費し発熱する。この発熱電力Ｉ^2・ＲＨは、吸気管内
を流れる空気（吸気）にて放熱されるので、吸気量が多
いか少ないかによって吸気に奪われる熱量が変化する。
このため、吸気量に応じて抵抗値ＲＨが変化しようとす
るが、同抵抗値ＲＨが変わらないようにオペアンプ３０
０がトランジスタ１からの通電量を制御する。すなわ
ち、吸気量に応じて電流Ｉを変化させることにより、Ｉ
^2・ＲＨを変化させ、ＲＨが常に所定の抵抗値になるよ
うに制御される。従って、この電流Ｉは吸気量に相関を
持った値となり、抵抗２によって電圧Ｖ１に変換され出
力される。
流を「Ｉ」、同感温抵抗体１１の抵抗値を「ＲＨ」とす
れば、第１の感温抵抗体１１は「Ｉ^2・ＲＨ」の電力を
消費し発熱する。この発熱電力Ｉ^2・ＲＨは、吸気管内
を流れる空気（吸気）にて放熱されるので、吸気量が多
いか少ないかによって吸気に奪われる熱量が変化する。
このため、吸気量に応じて抵抗値ＲＨが変化しようとす
るが、同抵抗値ＲＨが変わらないようにオペアンプ３０
０がトランジスタ１からの通電量を制御する。すなわ
ち、吸気量に応じて電流Ｉを変化させることにより、Ｉ
^2・ＲＨを変化させ、ＲＨが常に所定の抵抗値になるよ
うに制御される。従って、この電流Ｉは吸気量に相関を
持った値となり、抵抗２によって電圧Ｖ１に変換され出
力される。
【００１７】ところで、上記熱式流量計の回路構成にお
いて、電源逆接又はイグニッションＯＦＦ時の負サージ
が生じると、グランド（ＧＮＤ）→抵抗２→第１の感温
抵抗体１１→トランジスタ１→バッテリ電源＋Ｂの順に
電流が流れる（但し、抵抗３，４はＫΩオーダなので無
視できる）。抵抗２の抵抗値をＲ２〔Ω〕、第１の感温
抵抗体１１の動作時の抵抗値をＲＨ〔Ω〕、第１の感温
抵抗体１１の許容電流値をＪ〔Ａ〕として、負サージＶ
Ｓがかかった場合、トランジスタ１のＥ−Ｃ間の耐圧Ｖ
ＥＣ〔Ｖ〕は、 ＶＥＣ≧ＶＳ−Ｊ・（Ｒ２＋ＲＨ） …（１） を満たすように設定されればよい。
いて、電源逆接又はイグニッションＯＦＦ時の負サージ
が生じると、グランド（ＧＮＤ）→抵抗２→第１の感温
抵抗体１１→トランジスタ１→バッテリ電源＋Ｂの順に
電流が流れる（但し、抵抗３，４はＫΩオーダなので無
視できる）。抵抗２の抵抗値をＲ２〔Ω〕、第１の感温
抵抗体１１の動作時の抵抗値をＲＨ〔Ω〕、第１の感温
抵抗体１１の許容電流値をＪ〔Ａ〕として、負サージＶ
Ｓがかかった場合、トランジスタ１のＥ−Ｃ間の耐圧Ｖ
ＥＣ〔Ｖ〕は、 ＶＥＣ≧ＶＳ−Ｊ・（Ｒ２＋ＲＨ） …（１） を満たすように設定されればよい。
【００１８】例えばＲ２＝１０〔Ω〕、ＲＨ＝４０
〔Ω〕、Ｊ＝１〔Ａ〕、ＶＳ＝８０〔Ｖ〕である場合、
ＶＥＣ≧３０〔Ｖ〕とすればよい。なおここで、トラン
ジスタ１のＥ−Ｃ間の耐圧ＶＥＣは式（２）に示すよう
なアバランシェによる降伏、或いは式（３）に示すよう
なパンチスルーによる降伏のどちらか低い方で決まる。
また、図４にはＰ層（ベース層）の不純物濃度とＥ−Ｃ
間の耐圧ＶＥＣとの関係を示す。
〔Ω〕、Ｊ＝１〔Ａ〕、ＶＳ＝８０〔Ｖ〕である場合、
ＶＥＣ≧３０〔Ｖ〕とすればよい。なおここで、トラン
ジスタ１のＥ−Ｃ間の耐圧ＶＥＣは式（２）に示すよう
なアバランシェによる降伏、或いは式（３）に示すよう
なパンチスルーによる降伏のどちらか低い方で決まる。
また、図４にはＰ層（ベース層）の不純物濃度とＥ−Ｃ
間の耐圧ＶＥＣとの関係を示す。
【００１９】 ＶＥＣ１＝（Ｅｃ^2・εｓ）／（２・ｑ・ＮＢ） …（２） ＶＥＣ２＝（ＷＢ^2・ｑ・ＮＢ（ｊ））／（２・εｓ） …（３） 但し、上記式（２），（３）の各記号は以下のように定
義される。
義される。
【００２０】Ｅｃ：降伏限界電界＝４．７８Ｅ５〔Ｖ／
ｃｍ〕 εｓ：半導体の誘電率＝１．０５４Ｅ−１２〔Ｆ／ｃ
ｍ〕 ｑ：素電荷＝１．６Ｅ−１９〔Ｃ〕 ＮＢ：Ｐ層表面の不純物濃度〔／ｃｍ^3〕 ＷＢ：ベース幅〔ｃｍ〕 ＮＢ（ｊ）：Ｐ層接合面での不純物濃度〔／ｃｍ^3〕 上記数式又は図４より、ＶＥＣ≧３０Ｖを満たすには、
Ｐ層の不純物濃度ＮＢは２Ｅ１６〔／ｃｍ^3〕以下にす
る必要がある（この付近では不純物濃度ＮＢが高いた
め、アバランシェ降伏により耐圧が決まる）。しかし、
従来一般のトランジスタではＰ型ベース層が不純物拡散
で形成され、その不純物濃度はＮＢ＝１Ｅ１７〔／ｃｍ
^3〕程度となっている。これを１桁近くも下げること
は、不純物拡散の条件の変更が強いられるなど通常の工
程を変更しなければならず、現実的ではない。
ｃｍ〕 εｓ：半導体の誘電率＝１．０５４Ｅ−１２〔Ｆ／ｃ
ｍ〕 ｑ：素電荷＝１．６Ｅ−１９〔Ｃ〕 ＮＢ：Ｐ層表面の不純物濃度〔／ｃｍ^3〕 ＷＢ：ベース幅〔ｃｍ〕 ＮＢ（ｊ）：Ｐ層接合面での不純物濃度〔／ｃｍ^3〕 上記数式又は図４より、ＶＥＣ≧３０Ｖを満たすには、
Ｐ層の不純物濃度ＮＢは２Ｅ１６〔／ｃｍ^3〕以下にす
る必要がある（この付近では不純物濃度ＮＢが高いた
め、アバランシェ降伏により耐圧が決まる）。しかし、
従来一般のトランジスタではＰ型ベース層が不純物拡散
で形成され、その不純物濃度はＮＢ＝１Ｅ１７〔／ｃｍ
^3〕程度となっている。これを１桁近くも下げること
は、不純物拡散の条件の変更が強いられるなど通常の工
程を変更しなければならず、現実的ではない。
【００２１】因みに、従来一般のトランジスタ３０の断
面構造を図３に示す。図３のトランジスタ３０におい
て、Ｎ+ 型単結晶ＳｉＣ基板３１上にはＮ- 層３２が形
成され、このＮ- 層３２には不純物拡散によりＰ+ 型ベ
ース層３３が形成されている。また、Ｐ+ 型ベース層３
３の所定領域にはＮ+ 型エミッタ層３４が形成されてい
る。図３のトランジスタ３０の場合、既述のようにＰ+
型ベース層３３での不純物濃度ＮＢが高くなり、Ｅ−Ｃ
間の耐圧ＶＥＣが低くなる。
面構造を図３に示す。図３のトランジスタ３０におい
て、Ｎ+ 型単結晶ＳｉＣ基板３１上にはＮ- 層３２が形
成され、このＮ- 層３２には不純物拡散によりＰ+ 型ベ
ース層３３が形成されている。また、Ｐ+ 型ベース層３
３の所定領域にはＮ+ 型エミッタ層３４が形成されてい
る。図３のトランジスタ３０の場合、既述のようにＰ+
型ベース層３３での不純物濃度ＮＢが高くなり、Ｅ−Ｃ
間の耐圧ＶＥＣが低くなる。
【００２２】そこで本実施の形態では、図２に示すよう
に、トランジスタ１のＰ型ベース層をエピタキシャル層
で形成することにより、不純物濃度ＮＢを低レベルに調
整する。すなわち図２のトランジスタ１において、Ｎ+
型単結晶ＳｉＣ基板２１上にはＮ- 型エピタキシャル層
２２とＰ- 型エピタキシャル層２３とが順次積層され、
このＰ- 型エピタキシャル層２３には不純物拡散により
Ｐ+ 型ベース層２４とＮ+ 型エミッタ層２５とが形成さ
れている。
に、トランジスタ１のＰ型ベース層をエピタキシャル層
で形成することにより、不純物濃度ＮＢを低レベルに調
整する。すなわち図２のトランジスタ１において、Ｎ+
型単結晶ＳｉＣ基板２１上にはＮ- 型エピタキシャル層
２２とＰ- 型エピタキシャル層２３とが順次積層され、
このＰ- 型エピタキシャル層２３には不純物拡散により
Ｐ+ 型ベース層２４とＮ+ 型エミッタ層２５とが形成さ
れている。
【００２３】図２のトランジスタ１は、Ｐ+ 型ベース層
２４の不純物濃度ＮＢを低下させて高い電流増幅率ｈFE
を狙うための技術としても知られている。例えばＮＢ＝
２Ｅ１５〔／ｃｍ^3〕付近であれば、アバランシェ降伏
による耐圧は非常に高くなり、パンチスルー降伏、すな
わちベース幅ＷＢで耐圧が決まる（前記式（３）、図４
参照）。換言すれば、ベース層の不純物濃度ＮＢが低い
状態下においては、トランジスタ１の耐圧ＶＥＣがベー
ス幅ＷＢに依存する。このとき、製造工程での拡散時間
を変えることでベース幅ＷＢが自在にコントロールでき
るため、耐圧ＶＥＣに対する設計の自由度が高くなる。
２４の不純物濃度ＮＢを低下させて高い電流増幅率ｈFE
を狙うための技術としても知られている。例えばＮＢ＝
２Ｅ１５〔／ｃｍ^3〕付近であれば、アバランシェ降伏
による耐圧は非常に高くなり、パンチスルー降伏、すな
わちベース幅ＷＢで耐圧が決まる（前記式（３）、図４
参照）。換言すれば、ベース層の不純物濃度ＮＢが低い
状態下においては、トランジスタ１の耐圧ＶＥＣがベー
ス幅ＷＢに依存する。このとき、製造工程での拡散時間
を変えることでベース幅ＷＢが自在にコントロールでき
るため、耐圧ＶＥＣに対する設計の自由度が高くなる。
【００２４】上記式（３）により、ベース幅ＷＢ〔ｃ
ｍ〕は、 ＷＢ＝√｛（２・εｓ・ＶＥＣ）／（ｑ・ＮＢ
（ｊ））｝ で表され、具体的には、ベース幅ＷＢを６．３〔μｍ〕
以上に設定すれば３０〔Ｖ〕以上の耐圧ＶＥＣが確保で
きるようになる。図５は、ベース幅ＷＢとエミッタ−コ
レクタ間の耐圧ＶＥＣとの関係を示している。
ｍ〕は、 ＷＢ＝√｛（２・εｓ・ＶＥＣ）／（ｑ・ＮＢ
（ｊ））｝ で表され、具体的には、ベース幅ＷＢを６．３〔μｍ〕
以上に設定すれば３０〔Ｖ〕以上の耐圧ＶＥＣが確保で
きるようになる。図５は、ベース幅ＷＢとエミッタ−コ
レクタ間の耐圧ＶＥＣとの関係を示している。
【００２５】しかしながら、ベース幅ＷＢを大きくし過
ぎると電流増幅率ｈFEが低下することが懸念される。発
明者らの実験結果によれば、図６に示すようにＷＢ＝１
３μｍ付近から急に電流増幅率ｈFEが低下し始めること
が分かっている。従って、トランジスタ１のベース幅Ｗ
Ｂは６．３〜１３μｍの範囲内で設定するのが望まし
く、本実施の形態ではＷＢ＝８．５μｍとしている。
ぎると電流増幅率ｈFEが低下することが懸念される。発
明者らの実験結果によれば、図６に示すようにＷＢ＝１
３μｍ付近から急に電流増幅率ｈFEが低下し始めること
が分かっている。従って、トランジスタ１のベース幅Ｗ
Ｂは６．３〜１３μｍの範囲内で設定するのが望まし
く、本実施の形態ではＷＢ＝８．５μｍとしている。
【００２６】上記トランジスタ１を有する熱式流量計に
よれば、電源逆接時やイグニッションＯＦＦ時に数十Ｖ
の負サージが発生する場合にも、第１の感温抵抗体１１
に流れる電流が許容電流値（約１Ａ）を越えることはな
い。従って、感温抵抗体１１が破壊されるといった不具
合が回避できる。
よれば、電源逆接時やイグニッションＯＦＦ時に数十Ｖ
の負サージが発生する場合にも、第１の感温抵抗体１１
に流れる電流が許容電流値（約１Ａ）を越えることはな
い。従って、感温抵抗体１１が破壊されるといった不具
合が回避できる。
【００２７】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。 （ａ）本実施の形態では、トランジスタ１のベース層を
エピタキシャル層で形成し、当該ベース層の幅ＷＢをト
ランジスタの耐圧ＶＥＣに応じた所定の下限値で規制し
た。具体的には、３０Ｖ以上の耐圧ＶＥＣを確保するた
めに、ベース幅を６．３μｍ以上とした（実施の形態で
は、ＷＢ＝８．５μｍ）。この場合、所望の耐圧ＶＥＣ
が設定でき、外付け部品を必要としなくても感温抵抗体
１１が保護できる。従って、制御回路１００の小型化や
低コスト化が実現できる。
に示す効果が得られる。 （ａ）本実施の形態では、トランジスタ１のベース層を
エピタキシャル層で形成し、当該ベース層の幅ＷＢをト
ランジスタの耐圧ＶＥＣに応じた所定の下限値で規制し
た。具体的には、３０Ｖ以上の耐圧ＶＥＣを確保するた
めに、ベース幅を６．３μｍ以上とした（実施の形態で
は、ＷＢ＝８．５μｍ）。この場合、所望の耐圧ＶＥＣ
が設定でき、外付け部品を必要としなくても感温抵抗体
１１が保護できる。従って、制御回路１００の小型化や
低コスト化が実現できる。
【００２８】（ｂ）また、ベース幅ＷＢをトランジスタ
１の電流増幅率ｆFEに応じた所定の上限値で規制した。
かかる場合、ベース幅の上限を規制することで、電流増
幅率ｈFEが不用意に低下するといった不都合が回避でき
る。
１の電流増幅率ｆFEに応じた所定の上限値で規制した。
かかる場合、ベース幅の上限を規制することで、電流増
幅率ｈFEが不用意に低下するといった不都合が回避でき
る。
【００２９】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。前記トランジスタ１のベース
幅ＷＢを６．３〜１３μｍの範囲内で任意に設定する。
但し、６．３〜１３μｍの範囲は制御回路１００の設計
条件などにより適宜変更される。要は、トランジスタ１
のベース幅ＷＢをトランジスタ１の耐圧ＶＥＣに応じた
所定の下限値と、トランジスタ１の電流増幅率ｆFEに応
じた所定の上限値との間で設定すればよい。
次の形態にて実現できる。前記トランジスタ１のベース
幅ＷＢを６．３〜１３μｍの範囲内で任意に設定する。
但し、６．３〜１３μｍの範囲は制御回路１００の設計
条件などにより適宜変更される。要は、トランジスタ１
のベース幅ＷＢをトランジスタ１の耐圧ＶＥＣに応じた
所定の下限値と、トランジスタ１の電流増幅率ｆFEに応
じた所定の上限値との間で設定すればよい。
【００３０】空気流量を計測するための流量センサに限
らず、その他に空気以外のガス流量や流体流量を計測す
るための流量センサとして本発明の熱式流量計を具体化
してもよい。
らず、その他に空気以外のガス流量や流体流量を計測す
るための流量センサとして本発明の熱式流量計を具体化
してもよい。
【図１】発明の実施の形態における熱式流量計の電気的
構成を示す回路図。
構成を示す回路図。
【図２】トランジスタの構成を示す断面図。
【図３】トランジスタの構成を示す断面図。
【図４】トランジスタのＰ層の不純物濃度とエミッタ−
コレクタ間の耐圧ＶＥＣとの関係を示すグラフ。
コレクタ間の耐圧ＶＥＣとの関係を示すグラフ。
【図５】トランジスタのベース幅とエミッタ−コレクタ
間の耐圧ＶＥＣとの関係を示すグラフ。
間の耐圧ＶＥＣとの関係を示すグラフ。
【図６】トランジスタのベース幅と電流増幅率との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
１…トランジスタ、１１…第１の感温抵抗体、１２…第
２の感温抵抗体、１００…制御回路。
２の感温抵抗体、１００…制御回路。
Claims (2)
- 【請求項１】流体通路内に設置される感温抵抗体と、 前記感温抵抗体に直列接続され、当該感温抵抗体に供給
される電力を調整するためのトランジスタとを備え、 前記感温抵抗体を所定温度に保つように同抵抗体への通
電量を帰還制御する熱式流量計において、 前記トランジスタのベース層をエピタキシャル層で形成
し、且つ当該ベース層の幅を前記トランジスタのエミッ
タ−コレクタ間の耐圧に応じた所定の下限値で規制した
ことを特徴とする熱式流量計。 - 【請求項２】前記ベース層の幅をトランジスタの電流増
幅率に応じた所定の上限値で規制した請求項１に記載の
熱式流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27913797A JP4190605B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 熱式流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27913797A JP4190605B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 熱式流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11118562A true JPH11118562A (ja) | 1999-04-30 |
| JP4190605B2 JP4190605B2 (ja) | 2008-12-03 |
Family
ID=17606957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27913797A Expired - Fee Related JP4190605B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 熱式流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4190605B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8056226B2 (en) | 2008-02-25 | 2011-11-15 | Cooper Technologies Company | Method of manufacturing a dual interface separable insulated connector with overmolded faraday cage |
| US7963782B2 (en) | 2008-02-25 | 2011-06-21 | Cooper Technologies Company | Separable connector system with a position indicator |
| US7905735B2 (en) | 2008-02-25 | 2011-03-15 | Cooper Technologies Company | Push-then-pull operation of a separable connector system |
-
1997
- 1997-10-13 JP JP27913797A patent/JP4190605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4190605B2 (ja) | 2008-12-03 |
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