JPH11201843A - 温度補償回路およびそれを用いた圧力センサー - Google Patents
温度補償回路およびそれを用いた圧力センサーInfo
- Publication number
- JPH11201843A JPH11201843A JP302798A JP302798A JPH11201843A JP H11201843 A JPH11201843 A JP H11201843A JP 302798 A JP302798 A JP 302798A JP 302798 A JP302798 A JP 302798A JP H11201843 A JPH11201843 A JP H11201843A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- temperature
- circuit
- pressure sensor
- resistance element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measurement Of Force In General (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
セスで形成でき、高精度且つ安価な圧力センサーを実現
する。 【解決手段】 圧力に応じて半導体基板上に形成された
抵抗素子R11の抵抗値が変化する特性を利用して、抵
抗素子R11の抵抗値に応じて生じた電圧と所定の基準
電圧とを比較する比較回路が設けられ、当該比較回路の
出力信号に応じて圧力が所定の値に達したか否かを検出
することができる。また、圧力センサーの温度特性を除
去するため温度補償回路10を設けて、所定の温度特性
を持つ温度依存型回路素子、例えば、ダイオードの順方
向電圧降下を所定の分圧抵抗素子により分圧して上記基
準電圧を生成することにより、基準電圧の温度特性と圧
力センサーの温度特性とを互いに相殺させ、圧力センサ
ーの温度特性による影響を抑制でき、温度変化により生
じた雑音を除去できる。
Description
びそれを用いて構成した圧力センサーに関するものであ
る。
のプロセスは、ダイヤフラム構造や容量など特殊な加工
により構成されている。このような圧力センサーは、外
部から加えられた力学的応力を半導体基板上に形成され
た抵抗素子などにより、増幅回路のオフセット電圧に変
換する。増幅回路でこのオフセット電圧の変化分を増幅
した後、比較回路などにより検出することで、圧力の変
化を検出する。
来の圧力センサーはダイヤフラム構造や容量など特殊な
加工を必要とするため、普通のシリコンウェーハプロセ
スよりコストが高くなるという不利益がある。さらに、
圧力センサーを半導体基板上に形成される電子回路によ
り構成する場合、回路素子の温度特性により回路のパラ
メータが変化し、得られた測定値に温度変化に起因する
雑音が混入される。
回路により圧力センサーを形成した後、半導体チップを
モールドで封止するので、温度変化によるモールドスト
レスが問題になる。温度変化によるモールドストレスの
変化は、センサーが対象とする圧力より大きい場合に、
圧力センサーとして使用できなくなる。このため、圧力
センサーの精度を向上させるために、モールドストレス
による雑音の除去は大きな課題となる。その一つの対策
として、半導体チップの動作環境温度に応じて、温度変
化を補正できる温度補償回路を圧力センサーに内蔵する
ことが必要となる。この温度補償回路を圧力センサーを
形成する他の回路部分と同様なプロセスにより形成でき
れば、回路コストの低減を実現可能である。
ムなどの特殊なプロセスを要せず、通常のシリコンプロ
セスにより形成した電子回路で圧力センサーを構成可能
であれば、安価な圧力センサーを実現でき、且つ、全て
の回路を一つの半導体チップ上に形成可能な場合に、回
路特性のバラツキによる精度の低下などを回避可能で、
安価且つ高精度な圧力センサーを実現できる。
のであり、その目的は、製造コストを削減でき、通常の
シリコンプロセスで形成でき、高精度且つ安価な圧力セ
ンサーを提供することにある。
め、本発明の温度補償回路は、所定の温度特性を有し、
温度変化に応じて出力電圧が変化する温度依存型回路素
子と、上記温度依存型回路素子の出力電圧を少なくとも
二つの抵抗素子で分圧して基準電圧を発生する基準電圧
発生回路と、上記基準電圧発生回路から得た上記基準電
圧を入力電圧と比較して当該比較結果に応じた上記出力
信号を得る比較回路とを有する。
路のオフセット電圧が温度変化に応じて遷移し、上記基
準電圧を発生する複数の抵抗素子の抵抗値は上記比較回
路のオフセット電圧および上記温度依存型回路素子の出
力電圧の温度特性に応じて設定される。
加えられた応力に応じて抵抗値が変化する圧力検出用抵
抗素子と、所定の電源電圧と共通電位間に上記圧力検出
用抵抗素子と直列接続されている分圧用抵抗素子と、上
記圧力検出用抵抗素子と上記分圧用抵抗素子により生じ
た分圧電圧と所定の基準電圧とを比較して当該比較結果
に応じた信号を出力する比較回路とを有する。
加えられた応力に応じて抵抗値が変化する圧力検出用抵
抗素子と、所定の電源電圧と共通電位間に上記圧力検出
用抵抗素子と直列接続されている第1の分圧用抵抗素子
と、所定の温度特性を有し、温度変化に応じて出力電圧
が変化する温度依存型回路素子と、上記温度依存型回路
素子の出力電圧を分圧する抵抗素子で構成される分圧回
路と、上記分圧回路から得た分圧電圧に応じて基準電圧
を発生し、上記圧力検出用抵抗素子と上記第1の分圧用
抵抗素子により生じた分圧電圧と上記基準電圧とを比較
して当該比較結果に応じた信号を出力する比較回路とを
有する。
度依存型回路素子の出力電圧に応じた基準電圧が発生さ
れ、当該基準電圧と一定の温度特性を有する回路の入力
電圧とを比較することにより、当該回路の温度特性によ
る出力信号の遷移を抑制でき、回路の温度特性により出
力信号に生じる雑音を低減または除去できる。
部から加えられる応力に応じて半導体装置に圧力が生じ
て、当該圧力に応じて半導体基板上に形成された圧力検
出用抵抗素子の抵抗値が変化するので、他の直列接続し
た分圧用抵抗素子により、圧力検出用抵抗素子の抵抗値
の変化に応じて変化する分圧電圧が得られる。当該分圧
電圧が所定の基準電圧と比較されるので、当該比較結果
に応じて圧力が測定できる。さらに、基準電圧を発生す
る回路において、上述した温度補償回路を用いることに
より、発生された基準電圧が温度変化による影響を受け
ることなく、温度に依存せず常に安定した基準電圧が得
られ、温度変化による雑音に影響されず、高精度の圧力
センサーを実現できる。
路図である。図示のように、本実施形態の温度補償回路
100は、基準電圧VREF を供給する電圧源VS1、電
流源IS1、ダイオードD1、抵抗素子R1,R2,R
2’,R3,R4、可変抵抗素子RT およびコンパレー
タCMP1により構成されている。
はそれぞれノードND0とノードND5に接続されてい
る。電流源IS1とダイオードD1は、ノードND0と
ノードND5との間に直列に接続され、ダイオードD1
のアノードは電流源IS1に接続され、カソードはノー
ドND5に接続されている。ダイオードD1のアノード
と電流源IS1との接続点によりノードND1が形成さ
れている。ここで、ノードND1の電圧をVF とする。
ND0とノードND5との間に直列に接続されている。
これらの抵抗素子の接続点によりノードND2が形成さ
れている。ここで、ノードND2の電圧をVP とする。
さらに、抵抗素子R3、R2’およびR2がノードND
0とノードND5との間に直列に接続されている。抵抗
素子R3と抵抗素子R2’との接続点によりノードND
3が形成され、抵抗素子R2’と抵抗素子R2との接続
点によりノードND4が形成されている。ここで、ノー
ドND3の電圧をVM 、ノードND4の電圧をV2 とす
る。
ドND4との間に抵抗素子R1が接続されている。この
ため、ダイオードD1のアノードとカソード間に生じた
電圧降下VF が抵抗素子R1およびR2により分圧され
る。
度補償回路の動作を説明する。図示に示す温度補償回路
100において、抵抗素子R1,R2,R2’,R3,
R4の抵抗値をそれぞれr1,r2,r2’,r3,r
4として、さらに、可変抵抗素子RT の抵抗値をrT と
する。さらに、ここで、r3およびr4を数MΩとし
て、且つr4≫rT ,r3≫r2,r2’とする。
抗素子R1,R2で分圧され、且つ直列に接続されてい
る抵抗素子R3、R2’およびR2の抵抗値は、(r3
≫r2,r2’)を満足するので、ノードND4の電圧
V2 は、次式により与えられる。
ΔVM は、ノードND4の電圧V2の変化分ΔV2 と同
じである。即ち
で、その順方向電圧降下VF に、ほぼ−2mV/℃の温
度特性を有する。このため、電圧降下VF を分圧する抵
抗素子R1,R2の抵抗値r1,r2を制御することに
より、ダイオードD1の温度特性を利用して、半導体チ
ップ全体の温度特性を相殺することができる。
グラフである。ここで、例としてDIP(Dual in-line
package)型およびSOP(Small outline package )
型の二種類のパッケージにおける温度対オフセット電圧
の特性を示している。図示のように、何れのパッケージ
における温度対オフセット電圧の特性は、途中で臨界点
がなければ、直線になっている。多くの実験データを正
規化すると、同じモールド材質により形成された同型の
パッケージでは、ほぼ同じ特性を示している。
ンプルによってオフセット電圧VOSの直流成分が異なる
が、図1に示す温度補償回路100において、可変抵抗
素子RT の抵抗値を調整することにより、オフセット電
圧VOSの直流成分を低減させ、除去することができる。
動作原理を説明する。例えば、図2に示すように、DI
P型のパッケージでは、動作環境温度が−30℃から7
0℃に変化した場合に、オフセット電圧が1.0mV変
化した。即ち、DIP型のパッケージにおける半導体装
置の温度特性は、(1.0mV/100℃=10μV/
℃)である。
コンパレータCMP1のしきい値電圧VTHが上昇ことに
相当する。このオフセット電圧の上昇による影響を除去
するには、コンパレータCMP1に入力された比較基準
電圧VM をその上昇に伴って下げればよい。即ち、半導
体装置の温度特性と相殺するために、温度上昇によるオ
フセット電圧の上昇分に対して、コンパレータCMP1
の比較基準電圧VM を同程度に下げる必要がある。
において、ダイオードD1の電圧降下VF を分圧する抵
抗素子R1,R2の抵抗値r1,r2をそれぞれ199
kΩおよび1kΩに設定することにより、ノードND4
の電圧V2 の変化分ΔV2 は、次式により求められる。
2 =−10μV/℃)なので、コンパレータCMP1に入
力される比較基準電圧VM の温度特性は半導体装置の温
度特性と相殺できる。このように、ダイオードD1の順
方向電圧降下を分圧した電圧をコンパレータの比較基準
電圧としてコンパレータに供給することにより、モール
ドストレスによるコンパレータのしきい値電圧VTHの上
昇が比較基準電圧の温度特性により抑制される。即ち、
モールドストレスによる雑音が低減または除去される。
セット電圧VOSの変化、比較基準電圧VM の温度による
変化および温度特性補正後の出力信号の変化を示してい
る。図示のように、オフセット電圧VOSは温度の上昇に
伴い上昇し、それとは逆に比較基準電圧VM は温度の上
昇に伴い降下する。比較基準電圧VM を発生する分圧用
抵抗素子の抵抗値を適切に設定することにより、これら
二つの温度特性が互いに相殺されるので、コンパレータ
の出力電圧には、温度変化により生じた雑音成分が除去
される。
ば、ダイオードD1の順方向電圧降下VF を抵抗素子R
1とR2で分圧し、分圧電圧V2 に応じて変化する電圧
VM をコンパレータCMP1の比較基準電圧として供給
し、抵抗素子R4と可変抵抗素子RT との分圧電圧VP
をコンパレータCMP1の比較対象電圧として供給する
ので、分圧抵抗素子R1,R2の抵抗値を半導体装置の
温度特性に応じて設定することにより、半導体装置の温
度特性によるオフセット電圧の変化分と比較対象電圧V
M の変化分が相殺されるので、コンパレータの出力電圧
には、温度変化により生じた雑音成分が除去されてい
る。
半導体装置の温度特性と逆の温度特性を有するPN接合
ダイオードを用いて、温度特性によるオフセット電圧の
変化を相殺させるが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、半導体装置の温度特性と逆の温度特性を有する
他の回路素子を用いてもよい。例えば、PN接合ダイオ
ードの他に、ショットキーバリアダイオード(SBD:
Schottky barrier diode)を用いてもよい。なお、SB
Dの順方向降下電圧の温度特性は、PN接合ダイオード
と異なり、ほぼ−1.5mV/℃である。このため、S
BD用いた場合に、オフセット電圧VOSの温度特性に応
じて、分圧用抵抗素子R1,R2の抵抗値を設定するこ
とが必要である。
即ち、抵抗素子R2の位置は、抵抗素子R2’の下とは
限らない。半導体装置のオフセット電圧VOSが負の特性
ならば可変抵抗素子RT の下側に接続し、比較対象電圧
VP を下げるように機能させれば、オフセット電圧の温
度特性を相殺することができる。さらに、温度補償回路
に対して高精度が必要なときには、ダイオードの順方向
電圧降下を分圧する抵抗素子R,R2の抵抗値を調整す
ればよい。
路図であり、温度補償回路を用いた圧力センサーの一構
成例を示している。図示のように、本実施形態の圧力セ
ンサー200は、温度補償回路10、電流源IS2,I
S3、可変抵抗素子R11、抵抗素子R12,R13,
R14、npnトランジスタQ1,Q2、pnpトラン
ジスタQ3,Q4およびバッファBUF1,BUF2に
より構成されている。
ードND1との間に接続され、電流源IS3は電源電圧
VCCの供給線とノードND2との間に接続されている。
抵抗素子R14は、ノードND1と接地電位GNDとの
間に接続されている。トランジスタQ3とQ4は差動増
幅回路を構成している。即ち、トランジスタQ3,Q4
のエミッタがノードND2に共通に接続され、これらの
ベースがノードND1に共通に接続されている。トラン
ジスタQ3とトランジスタQ1のコレクタ同士が接続さ
れ、接続点によりノードND3が形成され、トランジス
タQ4とトランジスタQ2のコレクタ同士が接続され、
接続点によりノードND4が構成されている。
ードND3に接続され、トランジスタQ1のエミッタが
可変抵抗素子R11および抵抗素子R13を介して接地
されている。トランジスタQ2のエミッタが抵抗素子R
12を介して接地されている。即ち、トランジスタQ
1,Q2および抵抗素子R11,R13,R12によ
り、トランジスタQ3,Q4からなる差動増幅回路の負
荷回路を構成している。
4に接続され、さらに、バッファBUF2の入力端子が
バッファBUF1の出力端子に接続されている。このよ
うに、ノードND4は、差動増幅回路の出力ノードを形
成している。ノードND4の電圧がバッファBUF1と
BUF2により増幅され、出力される。
よく動作させるために、トランジスタQ3とQ4により
構成された差動増幅回路は、対称性よく且つ高利得であ
る必要がある。実際の回路構成上では、差動増幅回路に
おいて不足する利得を増幅段や出力バッファ段により補
うことができる。また、性質上に回路全体がヒステリシ
ス回路である必要もある。
せるので、この場合、差動増幅回路のオフセット電圧が
コンパレータのスレッショルドレベル(しきい値電圧)
VTHに相当する。図5は、差動増幅回路のオフセット電
圧VOS対圧力のグラフを示している。図5においては、
印加する圧力が0kgの場合に、オフセット電圧VOSが
0mVになるように、オフセット電圧VOS対圧力特性を
正規化してある。図示のように、正規化された特性はほ
とんどバラツキがなく、直線な特性を示している。
ト電圧VOS対圧力特性の線型性を精度よく実現するため
に、回路構成上では幾つかの工夫が施されている。ま
ず、回路全体の対称性を極力保つことである。回路設計
時にトランジスタおよび抵抗素子など回路を構成する基
本素子について、それぞれのサイズおよび配置場所が考
慮される。そして、各トランジスタのオフセットに対す
る影響を低減させるために、トランジスタQ1,Q2お
よびトランジスタQ3,Q4により構成されているそれ
ぞれのトランジスタペアでは、各トランジスタのエミッ
タサイズが大きく形成され、また、複数個のトランジス
タが並列且つ交互にレイアウトされる。さらに、各トラ
ンジスタに加わるストレスを小さくするために、可能な
限りトランジスタを覆うメタル層(金属層)を形成する
ように工夫する。
能する抵抗素子、例えば、図4に示す抵抗素子R12お
よび可変抵抗素子R11は、外部から加えられた圧力を
受けやすいように形成される。具体的には、例えば、こ
れらの抵抗素子の抵抗値を大きくし、さらに、抵抗素子
の形状(面積)を大きくする。例えば、基板上に形成さ
れる抵抗素子の長さLおよび幅Wは可能な限り大きくす
る。さらに、抵抗率の高いものを使う。実際に抵抗素子
は、基板上の特定の領域に、例えば、イオン注入によ
り、一定の濃度の不純物を注入することにより、基板上
特定の領域の抵抗値を所定値に設定する。このため、イ
オン注入のとき、不純物濃度を適切に設定することによ
り、形成される抵抗素子の抵抗率を所定値に設定でき
る。さらに、ストレスを受けやすくするために、抵抗素
子の表面にメタル層を形成しない。
圧力センサー200の動作について説明する。本例の圧
力センサーにおいては、実質的に圧力を検出する素子と
して、上述したように、抵抗素子R12および可変抵抗
素子R11が設けられている。これらの抵抗素子を形成
するプロセスにおいて、上述した工夫が凝らされてい
る。
び抵抗素子の大きさを適切に設定し、且つ電流源IS
2,IS3により供給されるバイアス電流を所定の電流
値に設定することにより、オフセット電圧の変動の要因
は、ほとんど抵抗素子R1,R2によるものとすること
ができる。そこで、外部からの圧力が加わると、抵抗素
子R1,R2はピエゾ効果によりその抵抗値が変化し、
これに応じて回路のオフセット電圧が遷移する。
相当するオフセット電圧を可変抵抗素子R11でコンパ
レータのしきい値電圧VTHに対して逆の極性で与えてお
くと、半導体装置に加わった圧力が上記P0 に達したと
き、差動増幅回路の出力、即ち、ノードND4の電位が
反転し、これに応じて所定の圧力を検出することができ
る。このような圧力センサー200により、外部から加
えられた圧力により生じた回路のオフセット電圧の遷移
を数十μVの精度で検出することが可能である。
理を説明するための概念図である。以下、図6を用い
て、圧力センサーおよび温度補償回路の動作原理につい
て説明する。図示のように、電圧源VS1により、ノー
ドND0とノードND4との間に、基準電圧VREF が設
定されている。抵抗素子R2と可変抵抗素子R1がノー
ドND0とノードND4との間に直列に接続され、これ
らの抵抗素子の接続点によりノードND2が形成されて
いる。抵抗素子R4と抵抗素子R3がノードND0とノ
ードND4との間に直列に接続され、これらの抵抗素子
の接続点によりノードND3が形成されている。ここ
で、ノードND2とND3の電圧を、それぞれVP ,V
M とする。ノードND2の電圧VP がコンパレータCM
P1の非反転入力端子(+)に入力され、ノードND3
の電圧VM がコンパレータCMP1の反転入力端子
(−)に入力される。
D2に接続されている。当該温度補償回路10により、
環境温度の変化により生じたオフセット電圧の遷移が抑
制され、温度変化により生じた雑音が低減または除去さ
れる。
セット電圧VOS対圧力Pの特性を示している。この図に
おいて、特性S1〜Snは、例えば、n個の圧力センサ
ーから得られたオフセット電圧VOS対圧力Pの特性の実
測値である。これらの測定値に基づき、圧力が印加され
ていないときのオフセット電圧VOSを0Vとすると、図
示の正規化特性S0が得られる。圧力センサーにおい
て、上述した幾つかの工夫を凝らすことにより、圧力P
が0のときのオフセット電圧を除けば、線型性のよいオ
フセット電圧VOS対圧力Pの特性が得られる。
て、圧力がP1 のときにオフセット電圧VOSをΔVとす
る。図6に示す回路において、例えば、温度補償回路1
0によりノードND2に低インピーダンスで電圧VINが
印加される。入力電圧VINを徐々に上昇させ、コンパレ
ータCMP1の出力電圧VOUT が反転したときの入力電
圧VINがコンパレータCMP1のしきい値電圧VTHにな
る。
して次式の条件を満たすような抵抗値が設定される。
するオフセット電圧VOSの変動量である。本実施形態の
圧力検出方法では、図7に示すように、オフセット電圧
対圧力の特性を正規化した場合に常に一定の傾きを持
つ。従って、検出すべき圧力P 1 の値が定まれば、それ
に応じてオフセット電圧の変動値ΔVが予め分かる。
れると、それに応じて、回路のオフセット電圧VOSに変
動分ΔVが生じる。即ち、ノードND2の電圧VP が次
式に示すようになる。
入力端子(+)に入力される電圧V P がコンパレータC
MP1のしきい値電圧VTHに達して、コンパレータCM
P1の出力電圧VOUT が反転する。このため、圧力セン
サー200の出力電圧VOUTを検出することにより、外
部から半導体装置に印加された圧力が所定の値P1 に達
したか否かを知ることができる。
オフセット電圧VOSが遷移するので、圧力の検出結果に
は、温度変化による雑音が混入される。このため、図6
に示すように、温度補償回路10を設けて、これにより
オフセット電圧VOSの温度特性と逆の温度特性を持つ出
力電圧V10をノードND2に入力させる。なお、温度補
償回路10は、例えば、図1に示す温度補償回路100
と同じ原理で構成することができる。即ち、温度依存型
回路素子、例えば、ダイオードなどの順方向電圧降下を
抵抗素子により分圧して、得られた分圧電圧を温度補償
回路10の出力電圧V10として図6のノードND2に入
力する。
む圧力センサー205の一構成例を示す回路図である。
図示のように、電流源IS1、ダイオードD1および抵
抗素子R10により構成された温度補償回路10におい
て、ダイオードD1の順方向電圧降下が抵抗素子R10
と圧力センサー205を構成する可変抵抗素子R1によ
り分圧され、分圧電圧V10がノードND2に入力され
る。
素子の抵抗値を調節することにより、圧力センサーのオ
フセット電圧VOSの温度特性と同じ特性を持つ分圧電圧
V10を得ることが可能である。さらに、分圧電圧V10の
温度特性の方向性と圧力センサーのオフセット電圧VOS
の温度特性の方向性に応じて、この分圧電圧V10をノー
ドND2またはノードND3に入力し、これらの温度特
性を互いに相殺させることで、コンパレータCMP1の
出力電圧VOUT における温度依存性が抑制される。この
ように、圧力センサーに温度補償回路を設けることによ
り、温度変化により生じたオフセット電圧VOSの遷移に
よる影響を防止できる。
ーの他の構成例を示している。図9に示す圧力センサー
210は、電圧源VS21、抵抗素子R21,R22,
R23,R24,R26、可変抵抗素子R25、pnp
トランジスタQ21,Q22およびコンパレータCMP
21により構成されている。
が接続され、その接続点がトランジスタQ21のコレク
タに接続されている。トランジスタQ21のエミッタが
抵抗素子R21を介してノードND1に接続され、トラ
ンジスタQ22のエミッタが抵抗素子R22を介してノ
ードND1に接続されている。抵抗素子R23は、トラ
ンジスタQ21のコレクタとノードND2との間に接続
され、抵抗素子R24はトランジスタQ22のコレクタ
とノードND3との間に接続されている。
ードND4との間に接続され、抵抗素子R26は、ノー
ドND3とノードND4との間に接続されている。ノー
ドND2はコンパレータCMP21の非反転入力端子
(+)に接続され、ノードND3はコンパレータCMP
21の反転入力端子(−)に接続されている。さらに、
ノードND1およびノードND4はそれぞれ電圧源VS
21の正および負の端子に接続されている。
ンジスタQ21,Q22、さらにコンパレータCMP2
1の各部分に、プロセス上ではストレス対策が講じられ
ている。例えば、これらの回路を構成する各素子の表面
に圧力により生じた応力を低減できるメタル層が成層さ
れる。これに対して、抵抗素子R23,R24,R26
および可変抵抗素子R25の形成領域にはストレス対策
が講じられずに、これらの抵抗素子において、圧力に応
じて生じた応力により抵抗値が変化するので、コンパレ
ータCMP21により、これらの抵抗素子の抵抗値の変
化が検出され、圧力の変化が測定可能である。
源VS31、抵抗素子R31,R32,R34、可変抵
抗素子R33およびコンパレータCMP31により構成
されている。抵抗素子R31と可変抵抗素子R33は、
ノードND1とノードND4との間に直列接続され、こ
れらの抵抗素子の接続点がノードND2を形成してい
る。抵抗素子R32と抵抗素子R34は、ノードND1
とノードND4との間に直列接続され、これらの抵抗素
子の接続点がノードND3を形成している。
非反転入力端子(+)に接続され、ノードND3はコン
パレータCMP31の反転入力端子(−)に接続されて
いる。さらに、ノードND1およびノードND4はそれ
ぞれ電圧源VS31の正および負の端子に接続されてい
る。
パレータCMP31の部分は、ストレス対策が講じられ
ており、抵抗素子R31,R32,R34および可変抵
抗素子R33の部分は、ストレス対策が講じられていな
い。例えば、コンパレータCMP31を構成する各素子
の表面に圧力により生じた応力を低減できるメタル層が
形成される。これに対して、抵抗素子R31,R32,
R34および可変抵抗素子R33の形成領域の表面に
は、メタル層が形成されない。このため、これらの抵抗
素子において、圧力に応じて生じた応力により抵抗値が
変化するので、コンパレータCMP31により、これら
の抵抗素子の抵抗値の変化が検出され、圧力が変化が測
定可能である。
補償回路が省略されているが、図6または図8に示すよ
うに、電流源、ダイオードおよび当該ダイオードの順方
向電圧降下を分圧する分圧抵抗素子により構成された温
度補償回路の出力信号を、ノードND2またはノードN
D3の何れかに入力し、ダイオード順方向電圧降下の分
圧電圧と圧力センサーのオフセット電圧の温度特性とを
相殺させることにより、温度変化により生じた雑音を抑
制することができ、圧力検出精度の向上が図れる。
ば、圧力に応じて半導体基板上に形成された抵抗素子の
抵抗値が変化する特性を利用して、当該抵抗素子の抵抗
値に応じて生じた電圧と所定の基準電圧とを比較する比
較回路が設けられ、当該比較回路の出力信号に応じて圧
力が所定の値に達したか否かを検出することができる。
また、圧力センサーの温度特性を除去するために、所定
の温度特性を持つ温度依存型回路素子、例えば、ダイオ
ードの順方向電圧降下を所定の分圧抵抗素子により分圧
して上記基準電圧を生成することにより、基準電圧の温
度特性と圧力センサーの温度特性とを互いに相殺し、圧
力センサーの温度特性による影響を抑制でき、温度変化
により生じた雑音を除去できる。
と所定の分圧用抵抗素子の分圧電圧を所定の基準電圧と
比較するコンパレータを設けて、コンパレータの出力信
号の変化によって、圧力の変化を検出するが、本発明は
これに限定されることなく、例えば、アナログ信号であ
る上記分圧電圧を用いて、圧力を連続的に測定すること
も可能である。
回路によれば、回路の温度特性により生じた出力信号の
遷移を抑制でき、温度変化により生じた雑音を低減また
は除去できる。また、本発明の圧力センサーではダイヤ
フラム構造が不要なため、製造コストの低減を実現でき
る。さらに、実際に圧力を検出するために設けられた抵
抗素子の抵抗値が大きいため、出力インピーダンスが高
く、高利得が得られるのみではなく、低消費電力を実現
できる。さらに、本発明の温度補償回路を用いた圧力セ
ンサーによれば、温度変化による影響を低減でき、半導
体装置に加わった圧力を高精度で検出できる利点があ
る。
回路図である。
る。
態を示す回路図である。
示すグラフである。
示す実測例および正規化特性を示すグラフである。
を示す回路図である。
る。
0,220…圧力センサー、VS1,VS21,VS3
1…電圧源、IS1,IS2,IS3…電流源、D1…
ダイオード、CMP1…コンパレータ、BUF1,BU
F2…バッファ、Q1,Q2,Q3,Q4…トランジス
タ、R1,R2,R3,R4…抵抗素子、RT ,R11
…可変抵抗素子、VCC…電源電圧、GND…接地電位。
Claims (13)
- 【請求項1】 所定の温度特性を有し、温度変化に応じ
て出力電圧が変化する温度依存型回路素子と、 上記温度依存型回路素子の出力電圧を抵抗素子で分圧し
て基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、 上記基準電圧発生回路から得た上記基準電圧を入力電圧
と比較して当該比較結果に応じた上記出力信号を得る比
較回路とを有する温度補償回路。 - 【請求項2】 上記温度依存型回路素子はPN接合ダイ
オードにより構成されている請求項1記載の温度補償回
路。 - 【請求項3】 上記温度依存型回路素子はショットキー
バリアダイオードにより構成されている請求項1記載の
温度補償回路。 - 【請求項4】 上記比較回路のオフセット電圧が温度変
化に応じて遷移する請求項1記載の温度補償回路。 - 【請求項5】 上記基準電圧を発生する複数の抵抗素子
の抵抗値は上記比較回路のオフセット電圧および上記温
度依存型回路素子の出力電圧の温度特性に応じて設定さ
れる請求項4記載の温度補償回路。 - 【請求項6】 外部から加えられた応力に応じて抵抗値
が変化する圧力検出用抵抗素子と、 所定の電源電圧と共通電位間に上記圧力検出用抵抗素子
と直列接続されている分圧用抵抗素子と、 上記圧力検出用抵抗素子と上記分圧用抵抗素子により生
じた分圧電圧と所定の基準電圧とを比較して当該比較結
果に応じた信号を出力する比較回路とを有する圧力セン
サー。 - 【請求項7】 上記圧力検出用抵抗素子は半導体基板上
の所定の領域に所定の濃度を持つ不純物拡散層により形
成されている請求項6記載の圧力センサー。 - 【請求項8】上記圧力検出用抵抗素子を除く他の回路素
子の表面には上記応力による影響を低減可能な保護膜が
形成されている請求項6記載の圧力センサー。 - 【請求項9】 上記保護膜は金属膜である請求項8記載
の圧力センサー。 - 【請求項10】 上記基準電圧は上記所定の電源電圧と
上記共通電位間に接続されている抵抗素子で構成される
分圧回路により生成される分圧電圧である請求項6記載
の圧力センサー。 - 【請求項11】 外部から加えられた応力に応じて抵抗
値が変化する圧力検出用抵抗素子と、 所定の電源電圧と共通電位間に上記圧力検出用抵抗素子
と直列接続されている第1の分圧用抵抗素子と、 所定の温度特性を有し、温度変化に応じて出力電圧が変
化する温度依存型回路素子と、 上記温度依存型回路素子の出力電圧を分圧する抵抗素子
で構成される分圧回路と、 上記分圧回路から得た分圧電圧に応じて基準電圧を発生
し、上記圧力検出用抵抗素子と上記第1の分圧用抵抗素
子により生じた分圧電圧と上記基準電圧とを比較して当
該比較結果に応じた信号を出力する比較回路とを有する
圧力センサー。 - 【請求項12】 上記温度依存型回路素子はダイオード
により構成されている請求項11記載の圧力センサー。 - 【請求項13】 上記比較回路のしきい値電圧が温度に
応じて変化し、上記分圧回路を構成する上記抵抗素子の
抵抗値が上記比較回路のしきい値電圧および上記温度依
存型回路素子の出力電圧の温度特性に応じて設定される
請求項11記載の圧力センサー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00302798A JP4424762B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 圧力センサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00302798A JP4424762B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 圧力センサー |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007287729A Division JP2008051825A (ja) | 2007-11-05 | 2007-11-05 | 圧力センサー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11201843A true JPH11201843A (ja) | 1999-07-30 |
JP4424762B2 JP4424762B2 (ja) | 2010-03-03 |
Family
ID=11545846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00302798A Expired - Fee Related JP4424762B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 圧力センサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4424762B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112527043A (zh) * | 2019-09-18 | 2021-03-19 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 一种具有工艺补偿的基准电压电路 |
-
1998
- 1998-01-09 JP JP00302798A patent/JP4424762B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112527043A (zh) * | 2019-09-18 | 2021-03-19 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 一种具有工艺补偿的基准电压电路 |
CN112527043B (zh) * | 2019-09-18 | 2022-07-12 | 圣邦微电子(北京)股份有限公司 | 一种具有工艺补偿的基准电压电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4424762B2 (ja) | 2010-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8152371B2 (en) | Temperature sensor circuit with reference voltage that exhibits the same nonlinear temperature response as the temperature sensor | |
US7400208B2 (en) | Temperature detector circuit and oscillation frequency compensation device using the same | |
KR101829416B1 (ko) | 보상된 밴드갭 | |
US7978000B2 (en) | Semiconductor temperature sensor using bandgap generator circuit | |
US6433615B2 (en) | Semiconductor device having a sensor with the temperature compensation function | |
JP7024703B2 (ja) | 電力増幅回路及び電子機器 | |
US20100237926A1 (en) | Voltage generating circuit | |
US6215353B1 (en) | Stable voltage reference circuit | |
JP5031535B2 (ja) | 温度検出回路 | |
US6825709B2 (en) | Temperature compensation circuit for a hall element | |
JP3408161B2 (ja) | 温度検出回路及び光電変換回路 | |
JP6270002B2 (ja) | 擬似抵抗回路及び電荷検出回路 | |
US20070030036A1 (en) | Voltage comparator having hysteresis characteristics | |
JP3195770B2 (ja) | 基準電圧発生回路 | |
JP4424762B2 (ja) | 圧力センサー | |
JPS62191907A (ja) | 半導体回路 | |
US20040217783A1 (en) | Temperature sensor apparatus | |
JP2008051825A (ja) | 圧力センサー | |
KR100569555B1 (ko) | 온도 감지 회로 | |
US5488296A (en) | Temperature compensated magnetically sensitive circuit | |
JP2005337861A (ja) | 磁気検出装置 | |
US20230408604A1 (en) | Sensor output compensation circuit | |
Groiss et al. | A high accurate logarithmic amplifier system with wide input range and extreme low temperature coefficient | |
US20240061053A1 (en) | Sensor device | |
JP3105716B2 (ja) | カレントミラー回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041209 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070109 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070309 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070904 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071105 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20071109 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20080201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091015 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091208 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |