JPS58180926A - 圧力センサ - Google Patents
圧力センサInfo
- Publication number
- JPS58180926A JPS58180926A JP6231482A JP6231482A JPS58180926A JP S58180926 A JPS58180926 A JP S58180926A JP 6231482 A JP6231482 A JP 6231482A JP 6231482 A JP6231482 A JP 6231482A JP S58180926 A JPS58180926 A JP S58180926A
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- JP
- Japan
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- temp
- circuit
- voltage
- temperature
- diaphragm
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本脅１１１は、＃Ｐ４体圧力七ンナに係〕、特に、セン
ｔｓと増暢回１ｉａｉｓｔ県棟化するに適した圧力セン
１１″Ｋｌｌする。
ｔｓと増暢回１ｉａｉｓｔ県棟化するに適した圧力セン
１１″Ｋｌｌする。
＃Ｐ尋体圧力七ノｔの感度温ａｎ償回路として第１−に
示す如１１濃場が米園脅許纂ａｌｌａ６７９＠号に木場
れている。この補償ＭＭは、ブリッジ構成されたストレ
ンゲ−９０１〜０４回路と直列に接続堪れ、トランジス
タｌ及びコレクタベース関に像続塙れ比抵抗Ｂ１．ベー
ス・エミッタ関Ｋｍ続された抵抗８冨から横ｍ囁れる。
示す如１１濃場が米園脅許纂ａｌｌａ６７９＠号に木場
れている。この補償ＭＭは、ブリッジ構成されたストレ
ンゲ−９０１〜０４回路と直列に接続堪れ、トランジス
タｌ及びコレクタベース関に像続塙れ比抵抗Ｂ１．ベー
ス・エミッタ関Ｋｍ続された抵抗８冨から横ｍ囁れる。
この補償（９）路は−。
般に鼾ｖ１■回踏として知られて−る回路である。
補償ｉｉｍの端子電圧Ｖ１０．は、トランジスタｌのベ
ース・エミッタ間電圧Ｖｍｍ ｔ％Ｂ、と８１で決５ｉ
！堪れる定数倍した電圧となる。したがって、Ｂ、とＪ
ｉＬ雪を遜轟に遥ぶことによって■１．１の温［４１性
で圧力センｔの感度を補償するようにする４のであり、
すなわち、高温になると圧力七ンサの感度が低くなる特
性があル、これを補償するには圧力センナのブリッジ端
子電圧音大きくする必要がある。すなわちＶ、、、 ｔ
−小さくする必要がある。一方Ｖｍｍはａｍ上昇で小さ
くなる特性ｔ−一つ次め、Ｖ、、、 ｔ−不妊くし、温
［４償ができるわけである。
ース・エミッタ間電圧Ｖｍｍ ｔ％Ｂ、と８１で決５ｉ
！堪れる定数倍した電圧となる。したがって、Ｂ、とＪ
ｉＬ雪を遜轟に遥ぶことによって■１．１の温［４１性
で圧力センｔの感度を補償するようにする４のであり、
すなわち、高温になると圧力七ンサの感度が低くなる特
性があル、これを補償するには圧力センナのブリッジ端
子電圧音大きくする必要がある。すなわちＶ、、、 ｔ
−小さくする必要がある。一方Ｖｍｍはａｍ上昇で小さ
くなる特性ｔ−一つ次め、Ｖ、、、 ｔ−不妊くし、温
［４償ができるわけである。
問題は、電源電圧■１．が変化したときトランジスタを
含む補償回路の端子電圧■０．１が、はとんど影響を受
けないのに対して、ブリッジ端子電圧は１対１に影響を
受ける。したがって、瓢１ｊＬ変化に伴う■６６．の質
化量はＶ ａｓにほとんど影響を受けずに一定であるた
め、■６．が上昇するとｆｆ１ｆ禰償が不足し、低下し
たときは過補償となる欠点がある。
含む補償回路の端子電圧■０．１が、はとんど影響を受
けないのに対して、ブリッジ端子電圧は１対１に影響を
受ける。したがって、瓢１ｊＬ変化に伴う■６６．の質
化量はＶ ａｓにほとんど影響を受けずに一定であるた
め、■６．が上昇するとｆｆ１ｆ禰償が不足し、低下し
たときは過補償となる欠点がある。
本発明の目的は、電源電圧によって温匿補償特性の変化
することがな一圧カ七ンｔｔ−提供することにある。
することがな一圧カ七ンｔｔ−提供することにある。
本発明は、感度の温度変化特性が絶対編度の逆数に比例
するととから、集積化した増幅器の増幅度の温［変化を
トランジスタのＶａｎ 温度特性と拡散抵抗の１度％
性を利用して総合的に温度補償すゐ仁とによ〕電源電圧
によって温度補償籍性の変化を防止しようというもので
ある。
するととから、集積化した増幅器の増幅度の温［変化を
トランジスタのＶａｎ 温度特性と拡散抵抗の１度％
性を利用して総合的に温度補償すゐ仁とによ〕電源電圧
によって温度補償籍性の変化を防止しようというもので
ある。
以下、本発明の実施料について説明すゐ。
ｍ寞図には、シリコンダイヤ７−）ム朧圧カセンナの感
度温［４１性が示されている。この第２図に水石れ九％
性は、第１−に示したブリッジ構成の圧力センナを定電
圧駆動した場合ＯＳ性で、拡散抵抗の不純物−ｊ［Ｋは
大暑な影響を受けないが、シリコンダイア７２ムとそれ
ｔと１つけるダイのｌＩＩ膠績係数に影響を受は中すい
、すなわち熱応力によ）シリコ／ダイア７２ムの圧力に
よる地力が影響を受けやすめわけである。ａｉ；ｚ図の
伺では、シリコンダイア７ツムｔホクケイ酸ガラスに接
着した場合の例で′ｈる。この特性は次式で表ゎ成れる
。
度温［４１性が示されている。この第２図に水石れ九％
性は、第１−に示したブリッジ構成の圧力センナを定電
圧駆動した場合ＯＳ性で、拡散抵抗の不純物−ｊ［Ｋは
大暑な影響を受けないが、シリコンダイア７２ムとそれ
ｔと１つけるダイのｌＩＩ膠績係数に影響を受は中すい
、すなわち熱応力によ）シリコ／ダイア７２ムの圧力に
よる地力が影響を受けやすめわけである。ａｉ；ｚ図の
伺では、シリコンダイア７ツムｔホクケイ酸ガラスに接
着した場合の例で′ｈる。この特性は次式で表ゎ成れる
。
Ｖ−−ｓ（Ｔ）＝Ｖ−−ｓ（ＴｓＨ１＋ξ（１／Ｔ
Ｉ／Ｔｏ） ）・・・・・・ （１） この特性では、ξ３２０にであるが、テンプルによって
異なる。
Ｉ／Ｔｏ） ）・・・・・・ （１） この特性では、ξ３２０にであるが、テンプルによって
異なる。
一力、殖槓化センサの増幅囲路の−ｔｎｔ−薦３図にボ
す。拡散ゲージ抵抗Ｇ、−Ｇ、は一般にクリコンダイア
フラム面上に拡散式ｎている。電源■１．から龜［補償
回路２を通して駆動されている。増幅器３と抵抗Ｂ、及
びＲ４によル信号増−器が形成される。ブリッジ出力Ｖ
ａｎｔは一般に数十ｍｖで、センサ出力Ｅ、ｔは数■
が費求さｎる。
す。拡散ゲージ抵抗Ｇ、−Ｇ、は一般にクリコンダイア
フラム面上に拡散式ｎている。電源■１．から龜［補償
回路２を通して駆動されている。増幅器３と抵抗Ｂ、及
びＲ４によル信号増−器が形成される。ブリッジ出力Ｖ
ａｎｔは一般に数十ｍｖで、センサ出力Ｅ、ｔは数■
が費求さｎる。
従って、増幅器は一般に約１００倍は必要とされる。そ
の次めＲ４の几、に対する比は１００倍以上となシ、数
１００にΩの抵抗値となる。この抵抗をオンテップ化す
ると美大な山積が必要となり、チップのコストに反映す
る。従って、チップ上に薄膜で形成したり、厚膜抵抗で
形成した方が実用的である。このとき、抵抗Ｂ、とＲ１
のＩＩＡ［係数に差が生じ、増＠度が温度によル変化す
る事總が起きる。感ｆ４償は拡散ゲージ抵抗のｉ！ｊ［
ｑ！ｌ性と増幅器の−ｆ％性の両方ｔ−−酋的に補償し
なけｎばならない。
の次めＲ４の几、に対する比は１００倍以上となシ、数
１００にΩの抵抗値となる。この抵抗をオンテップ化す
ると美大な山積が必要となり、チップのコストに反映す
る。従って、チップ上に薄膜で形成したり、厚膜抵抗で
形成した方が実用的である。このとき、抵抗Ｂ、とＲ１
のＩＩＡ［係数に差が生じ、増＠度が温度によル変化す
る事總が起きる。感ｆ４償は拡散ゲージ抵抗のｉ！ｊ［
ｑ！ｌ性と増幅器の−ｆ％性の両方ｔ−−酋的に補償し
なけｎばならない。
第３図には、本発明の一実施例が示されている。
図におい１、拡散ゲージ抵抗Ｇ１〜Ｇ、によって構成さ
れるブリッジが、定電流１ｎ（Ｔ）で駆動されていると
、圧力上／ｌの出力Ｅ□ｔは、Ｖ −−＊ （Ｔ）＝Ｋ
（１十ａｊｉ ）Ｉ ｍ （Ｔ） −ｔ３
）（３１式を（２）式に代入して、 ・・・・・・ （４） 但し Ｋ：比例定数 αノ鳳：定電流駆動ブリッジの感度の温度変化分 α鳳：抵抗のａ度変化分 となる。
れるブリッジが、定電流１ｎ（Ｔ）で駆動されていると
、圧力上／ｌの出力Ｅ□ｔは、Ｖ −−＊ （Ｔ）＝Ｋ
（１十ａｊｉ ）Ｉ ｍ （Ｔ） −ｔ３
）（３１式を（２）式に代入して、 ・・・・・・ （４） 但し Ｋ：比例定数 αノ鳳：定電流駆動ブリッジの感度の温度変化分 α鳳：抵抗のａ度変化分 となる。
いま、抵抗８．０不純物議度を拡散ゲージ抵抗と同一に
選ぶと、（４）式は、 但し β＝αバーａＢ となぁ。
選ぶと、（４）式は、 但し β＝αバーａＢ となぁ。
ここで、βＦｉ定亀圧駆鋤ブリッジの感度の諷皺変化分
で、１１）式の中のξ（１／Ｔ−１／ＴＯ）で表わさｎ
る量でめる。し九がって、Ｅ−＊ （Ｔ）は、・・・・
・・ （６） となる。この（６）式から、ＥＩＩＩを温度に無関係と
するためには とする必要のあることがわかる。さらに（７）式全髪形
すると、 となる。ＴＯ＝２９８にの第２図の特性例では、（’ｒ
ｏ−ξ）／Ｔｏ”は７ＸｌＯ−’に一’、となｐ１拡散
抵抗で実現しうる値である。（８）式かられかるように
、１１はＴに比例する項とそれを抑制する項からなる仁
とがわかる。
で、１１）式の中のξ（１／Ｔ−１／ＴＯ）で表わさｎ
る量でめる。し九がって、Ｅ−＊ （Ｔ）は、・・・・
・・ （６） となる。この（６）式から、ＥＩＩＩを温度に無関係と
するためには とする必要のあることがわかる。さらに（７）式全髪形
すると、 となる。ＴＯ＝２９８にの第２図の特性例では、（’ｒ
ｏ−ξ）／Ｔｏ”は７ＸｌＯ−’に一’、となｐ１拡散
抵抗で実現しうる値である。（８）式かられかるように
、１１はＴに比例する項とそれを抑制する項からなる仁
とがわかる。
埴て、（８）式で示されるｔＷ、、＠電はの一度特性を
実現する一路である温度補償回路２の奸細回路が論４＃
ＡＫ示されている０図において２０及び３０は、トラン
ジスタ４０及び５０に定電Ｒｔ供給する定電ｔＩ＆源、
６０及び７０はＷｉ鋺増Ｓ＊、８０は電圧會電流に変換
するためのトランジスタ、Ｂ、。
実現する一路である温度補償回路２の奸細回路が論４＃
ＡＫ示されている０図において２０及び３０は、トラン
ジスタ４０及び５０に定電Ｒｔ供給する定電ｔＩ＆源、
６０及び７０はＷｉ鋺増Ｓ＊、８０は電圧會電流に変換
するためのトランジスタ、Ｂ、。
Ｂ・及び８ｇは拡散抵抗ないしは薄膜又は厚膜抵抗でｈ
ｈ。
ｈ。
トランジスタ４０とＩＯのエンツタ面棟比をｒとすると
、両番のＶ ｓ ｍ の差ΔＶｍｓ はに ΔＶｌｌ ＞ Ｔ Ｉ、ｎ ｒ
・” １９）ここで、ｋｒｔボルツマン定数、ｑは電
荷量である。
、両番のＶ ｓ ｍ の差ΔＶｍｓ はに ΔＶｌｌ ＞ Ｔ Ｉ、ｎ ｒ
・” １９）ここで、ｋｒｔボルツマン定数、ｑは電
荷量である。
従って出力電！ｌ５（Ｔ）は
・・・・・・ α１
（４１１式と四式から
・・・ αυ
を満足するようにそれぞれの抵抗値並びに不純物拡散ａ
度ｔ−選べはよいことがわかる。縞２図の特性において
は、几、を薄膜又は厚膜抵抗で温良係数をなくし、Ｒ１
の不純物議［Ｎ５ｔ４Ｘ１０”備−１、Ｂ、のそｎｆ：
２ Ｘ １ Ｇ ”ｃｍ−”でよい近似が得られる。
度ｔ−選べはよいことがわかる。縞２図の特性において
は、几、を薄膜又は厚膜抵抗で温良係数をなくし、Ｒ１
の不純物議［Ｎ５ｔ４Ｘ１０”備−１、Ｂ、のそｎｆ：
２ Ｘ １ Ｇ ”ｃｍ−”でよい近似が得られる。
シリコンダイアフラムとダイの関係で、第２図の傾斜が
小さくなることがある。このときには、ξが小さくなプ
、（Ｔ＋１−ξ）／ＴＯ” ｔ″大きくとらなけれはな
らないときには、抵抗温度係数に大きな差を持几せる必
要が生じ、Ｂ、も拡散抵抗を薗う必要がめる。
小さくなることがある。このときには、ξが小さくなプ
、（Ｔ＋１−ξ）／ＴＯ” ｔ″大きくとらなけれはな
らないときには、抵抗温度係数に大きな差を持几せる必
要が生じ、Ｂ、も拡散抵抗を薗う必要がめる。
また四式かられかるように、補償特性は、電源電圧に依
存しないことがわかる。
存しないことがわかる。
このようにして、落３図の補償回路２として縞４図で示
した原理１ｇｌ路を接続すればよいことがわかる。
した原理１ｇｌ路を接続すればよいことがわかる。
したがって、本央總例に↓ｒＬは、トランジスタと拡散
抵抗で、シリコン圧力センナの感ｊ［温ＦｊＬ補償會電
源電圧に依存せずに正確に行なうことかでする。
抵抗で、シリコン圧力センナの感ｊ［温ＦｊＬ補償會電
源電圧に依存せずに正確に行なうことかでする。
以上統明し次ように、本発明によれば、電源電圧によっ
て温ｆｌｉｔ償轡性が変化すゐことがない。
て温ｆｌｉｔ償轡性が変化すゐことがない。
嬉１図は恢米の圧力セン１０原場図、３１２図はシリコ
ン圧力セン１０感度温度脅性図、馬３図は本発−の実施
Ｉ’ｌｌを示す一路図、亀４図は臨３図内示温ｔｉ、ｍ
償回踏の詳ｍ回路図である。 ｚｏ、ａｏ・ｘ電１１ＥＩｉ、４０．５０．８０−４２
３ｃ １ 図 オ ２（２Ｉ ！／ｌ （ｘ−１） ”’−″ ヤ３凹 茅４０
ン圧力セン１０感度温度脅性図、馬３図は本発−の実施
Ｉ’ｌｌを示す一路図、亀４図は臨３図内示温ｔｉ、ｍ
償回踏の詳ｍ回路図である。 ｚｏ、ａｏ・ｘ電１１ＥＩｉ、４０．５０．８０−４２
３ｃ １ 図 オ ２（２Ｉ ！／ｌ （ｘ−１） ”’−″ ヤ３凹 茅４０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、シリコン１板の鉄面ｔエツチングによりダイヤフラ
ムを形成し、該ダイヤフラム表向上に少なくとも２個の
拡散抵抗を彫成し、該拡散抵抗を応力感知素子とし、表
向ダイヤフラム以外の領域に増幅回路ｓを配置し該増幅
回路部の増幅Ｋｔ−決定する素子のパラメータが温度影
響を受ける圧力をンｔにおいて、温度及び電源電圧一定
の−とで上記拡散抵抗に定電流を加え、ｉ！度質化時に
は少なくと１１個のトランジスタのべ一゛ス・エミッタ
関電圧と、他の拡散抵抗の温直脅性に規定１れる電流を
加える手段を設けたことｔ％徴とする圧力セ／す。 ２ 、 ％ｆｆ請求の範囲第１項記載の発明において、
上記手段は、エミッタ面積の具なる少なくとも２個のト
ランジスタによ〕絶対温度に比例した電圧を侍る回路と
、該温［変化を抑制するための少なくとも２個の拡散抵
抗からなる回路と、電圧を電ｆｆ１Ｋ変換する回路によ
ってｌＩ属したことｔ物敏とする圧力センナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231482A JPS58180926A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6231482A JPS58180926A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58180926A true JPS58180926A (ja) | 1983-10-22 |
| JPH0442612B2 JPH0442612B2 (ja) | 1992-07-14 |
Family
ID=13196543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6231482A Granted JPS58180926A (ja) | 1982-04-16 | 1982-04-16 | 圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58180926A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49119675A (ja) * | 1973-03-15 | 1974-11-15 |
-
1982
- 1982-04-16 JP JP6231482A patent/JPS58180926A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49119675A (ja) * | 1973-03-15 | 1974-11-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0442612B2 (ja) | 1992-07-14 |
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