JPS5833136A - 温度センサ - Google Patents
温度センサInfo
- Publication number
- JPS5833136A JPS5833136A JP13162681A JP13162681A JPS5833136A JP S5833136 A JPS5833136 A JP S5833136A JP 13162681 A JP13162681 A JP 13162681A JP 13162681 A JP13162681 A JP 13162681A JP S5833136 A JPS5833136 A JP S5833136A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- diaphragm
- temperature sensor
- single crystal
- silicon single
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K5/00—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material
- G01K5/48—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid
- G01K5/50—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid arranged for free expansion or contraction
- G01K5/52—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid arranged for free expansion or contraction with electrical conversion means for final indication
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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】
本発明は、ピエゾ抵抗効果を利用した半導体温度センサ
に関する。
に関する。
温度センサとしてはバイメタル、サーミスタなどが一般
に知られ、また半導体を使用するものとしてはシリコン
ダイオードの順方向特性が温度によって変化する事を利
用したものなどが知られている。しかし、温度を測定表
示するための精度。
に知られ、また半導体を使用するものとしてはシリコン
ダイオードの順方向特性が温度によって変化する事を利
用したものなどが知られている。しかし、温度を測定表
示するための精度。
信頼性の面で満足する特性を有するものが少なく、しか
も温度に対するヒステリシス特性を有するなど欠点が多
かった。
も温度に対するヒステリシス特性を有するなど欠点が多
かった。
本発明の目的は、シリコン単結晶基板に形成された拡散
抵抗のピエゾ抵抗効果を利用した小型・軽量で高性能・
安価な温度センサを提供するにある。
抵抗のピエゾ抵抗効果を利用した小型・軽量で高性能・
安価な温度センサを提供するにある。
本発明では、ダイヤフラム状に加工した拡散抵抗を含む
シリコン単結晶基板の受圧面に温度変化によって熱膨張
又は収縮する感熱センサ手段の圧力を受けることによシ
、温度変化を圧力変化に変換し、シリボンの結晶構造の
変化にょシ拡散抵抗の値を変化させて前記の目的を達成
させるようにしたものである。
シリコン単結晶基板の受圧面に温度変化によって熱膨張
又は収縮する感熱センサ手段の圧力を受けることによシ
、温度変化を圧力変化に変換し、シリボンの結晶構造の
変化にょシ拡散抵抗の値を変化させて前記の目的を達成
させるようにしたものである。
以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、異なる図面であっても同一部分は同一符号を付し
て示しである。
て示しである。
第１図は本発明に使用するシリコン単結晶ダイヤフラム
の構造を示すもので第１図（４）は断面図、第１図（Ｂ
）は平面図である。シリコン単結晶基板ノの表面にＩ−
Ｃ製造方法と同様の手法で不純物を拡散して拡散抵抗、
？（Ｒ，、Ｒ２１Ｒ３、Ｒ４）を形成し、裏面からエツ
チングなどの適当な方法により凹部３を形成することに
よりダイヤフラム４をつくる。
の構造を示すもので第１図（４）は断面図、第１図（Ｂ
）は平面図である。シリコン単結晶基板ノの表面にＩ−
Ｃ製造方法と同様の手法で不純物を拡散して拡散抵抗、
？（Ｒ，、Ｒ２１Ｒ３、Ｒ４）を形成し、裏面からエツ
チングなどの適当な方法により凹部３を形成することに
よりダイヤフラム４をつくる。
外部応力がこのダイヤフラム４に加わることにより、シ
リコンの結晶構造の変化によシ拡散抵抗２の値が変化す
る。５は拡散抵抗２の値を外部から測定するために用い
る？ンディングパ、ドである。外部応力によシ拡散抵抗
２の値が変化したことを検出するには、種々の方法が考
えられるが、例えば第２図に示すような拡散抵抗４本を
組合せたブリツノ回路を構成して、ブリ、ノの不平衡を
検出するようにすれば良い。第１図に示した構造によれ
ば、ダイヤフラム４に応力が加わった場合には、拡散抵
抗Ｒ１、Ｒ４は引張方向に、拡散抵抗Ｒ２、Ｒ３は圧縮
方向にそれぞれ歪をうけるため、抵抗値が変化する。歪
をうける前にブリツノを平衡状態に保っておけば、歪を
うけることによシ平衡がやぶれ、その不平衡分をブリッ
ジの電圧もしくは電流出力として検出することによシ印
加された応力を算出出来る。
リコンの結晶構造の変化によシ拡散抵抗２の値が変化す
る。５は拡散抵抗２の値を外部から測定するために用い
る？ンディングパ、ドである。外部応力によシ拡散抵抗
２の値が変化したことを検出するには、種々の方法が考
えられるが、例えば第２図に示すような拡散抵抗４本を
組合せたブリツノ回路を構成して、ブリ、ノの不平衡を
検出するようにすれば良い。第１図に示した構造によれ
ば、ダイヤフラム４に応力が加わった場合には、拡散抵
抗Ｒ１、Ｒ４は引張方向に、拡散抵抗Ｒ２、Ｒ３は圧縮
方向にそれぞれ歪をうけるため、抵抗値が変化する。歪
をうける前にブリツノを平衡状態に保っておけば、歪を
うけることによシ平衡がやぶれ、その不平衡分をブリッ
ジの電圧もしくは電流出力として検出することによシ印
加された応力を算出出来る。
第３図は本発明の第１の実施例を示す断面図である。ダ
イヤフラム４の表面中心附近に温度による熱膨張係数の
大きい感熱センサ手段６の一端を接触させ、他端をシリ
コン単結晶基板１の支持具７に固着する。感熱センサ手
段６としては金属棒。
イヤフラム４の表面中心附近に温度による熱膨張係数の
大きい感熱センサ手段６の一端を接触させ、他端をシリ
コン単結晶基板１の支持具７に固着する。感熱センサ手
段６としては金属棒。
プラスチック棒などが使用出来る。また支持具７は単結
晶基板１と感熱センサ手段６とを支持するだめに用いる
もので、第３図に示すように箱状のものであっても良い
。ただし、感熱センサ手段６に比して熱膨張係数は小さ
いものでなくてはならない。
晶基板１と感熱センサ手段６とを支持するだめに用いる
もので、第３図に示すように箱状のものであっても良い
。ただし、感熱センサ手段６に比して熱膨張係数は小さ
いものでなくてはならない。
このような構成にすることによって、温度変化にともな
って感熱センサ手段６が膨張あるいは収縮するためダイ
ヤフラム４に加わる圧力が変化する。これによシ前述し
たように拡散抵抗２の値が変化してブリッジが不平衡に
なる。また、ある設定温度で丁度ブリツノが平衡するよ
うにしておいて、設定温度からはずれるとブリツノが不
平衡になるようにすることも可能である。さらに温度変
化が一定値以上の時のみ、スイッチを断続するように外
部回路を駆動させることも可能である。本実施例では支
持具７を箱状に形成したので、この箱にリード線やリー
ド端子をつけて内部配線することによシ、コンパクトな
温度センサを構成することが出来る。
って感熱センサ手段６が膨張あるいは収縮するためダイ
ヤフラム４に加わる圧力が変化する。これによシ前述し
たように拡散抵抗２の値が変化してブリッジが不平衡に
なる。また、ある設定温度で丁度ブリツノが平衡するよ
うにしておいて、設定温度からはずれるとブリツノが不
平衡になるようにすることも可能である。さらに温度変
化が一定値以上の時のみ、スイッチを断続するように外
部回路を駆動させることも可能である。本実施例では支
持具７を箱状に形成したので、この箱にリード線やリー
ド端子をつけて内部配線することによシ、コンパクトな
温度センサを構成することが出来る。
第４図は本発明の第２′の実施例を示す断面図である。
本実施例では、感熱センサ手段６として異なる熱膨張係
数を有する２種の金属板６ａおよび６ｂをはシ合わせた
ものを、基板ノの裏面に接着している。ここで金属板６
ｂの熱膨張係数が金属板６ａのそれよシも大きい場合に
は、第５図に示すように、感熱センサ手段６は内側に彎
曲する。
数を有する２種の金属板６ａおよび６ｂをはシ合わせた
ものを、基板ノの裏面に接着している。ここで金属板６
ｂの熱膨張係数が金属板６ａのそれよシも大きい場合に
は、第５図に示すように、感熱センサ手段６は内側に彎
曲する。
これによって、拡散抵抗２はそれぞれ引張りもしくは圧
縮方向の歪を受けるため、前述したようにブリ７ノの不
平衡が発生する。
縮方向の歪を受けるため、前述したようにブリ７ノの不
平衡が発生する。
以上説明したように、本発明の温度センサによれば、プ
リツノ回路などの測温特性に重要な影響を与える部分を
温度センサ内部に組み込むことが出来るため、外付けの
回路構成が極めて簡単で、経済性に秀れた温度センサを
実現することが出来るという利点がある。また、従来の
温度セッサと異なり、単結晶シリコンを用いているので
、再現性にすぐれ、しかもブリコン表面に保護膜をつけ
ることによシ信頼性の向上が期待出来るため、各種の温
度センサ例えば温度計、自動温度調整用のセンサとして
広く利用す′ることか出来る。
リツノ回路などの測温特性に重要な影響を与える部分を
温度センサ内部に組み込むことが出来るため、外付けの
回路構成が極めて簡単で、経済性に秀れた温度センサを
実現することが出来るという利点がある。また、従来の
温度セッサと異なり、単結晶シリコンを用いているので
、再現性にすぐれ、しかもブリコン表面に保護膜をつけ
ることによシ信頼性の向上が期待出来るため、各種の温
度センサ例えば温度計、自動温度調整用のセンサとして
広く利用す′ることか出来る。
第１図（〜、■）は本発明に使用するシリコン単結晶ダ
イヤスラムの構造を示す断面図および平面図、第２図は
ブリツノ回路図、第３図は本発明の第１の実施例を示す
断面図、第４図は本発明の第２の実施例を示す断面図、
第５図は第２の実施例における感熱センサ手段の作用を
説明するだめの図である。 １・・シリコン単結晶基板、２・・・拡散抵抗、３・・
凹部、４・・・ダイヤフラム、６・・・感熱センサ手段
、７・・・支持具。 ぃ、 第１ 第２図 図 ＋Ｂ＋ 第５図
イヤスラムの構造を示す断面図および平面図、第２図は
ブリツノ回路図、第３図は本発明の第１の実施例を示す
断面図、第４図は本発明の第２の実施例を示す断面図、
第５図は第２の実施例における感熱センサ手段の作用を
説明するだめの図である。 １・・シリコン単結晶基板、２・・・拡散抵抗、３・・
凹部、４・・・ダイヤフラム、６・・・感熱センサ手段
、７・・・支持具。 ぃ、 第１ 第２図 図 ＋Ｂ＋ 第５図
Claims (1)
- 表面の一部に拡散抵抗を形成し、前記拡散抵抗の形成部
に対応する裏面部分を適当に除去して凹部を形成してダ
イヤフラム状の受圧面としたシリコン単結晶基板と、前
記基板を固定する熱膨張係数の十分小さい支持具と、一
部が前記支持具に固定され温度によシ熱膨張又は収縮し
て前記受圧面に加わる圧力を可変せしめる感熱センサ手
段とを具備してなる温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13162681A JPS5833136A (ja) | 1981-08-24 | 1981-08-24 | 温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13162681A JPS5833136A (ja) | 1981-08-24 | 1981-08-24 | 温度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5833136A true JPS5833136A (ja) | 1983-02-26 |
Family
ID=15062445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13162681A Pending JPS5833136A (ja) | 1981-08-24 | 1981-08-24 | 温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5833136A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7261461B2 (en) * | 2004-09-23 | 2007-08-28 | Microbridge Technologies Inc. | Measuring and trimming circuit components embedded in micro-platforms |
| FR2950969A1 (fr) * | 2009-10-02 | 2011-04-08 | St Microelectronics Rousset | Dispositif de detection de variations de temperature dans une puce |
| CN105758540A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-07-13 | 大连海事大学 | 一种温度检测装置及检测方法 |
-
1981
- 1981-08-24 JP JP13162681A patent/JPS5833136A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7261461B2 (en) * | 2004-09-23 | 2007-08-28 | Microbridge Technologies Inc. | Measuring and trimming circuit components embedded in micro-platforms |
| FR2950969A1 (fr) * | 2009-10-02 | 2011-04-08 | St Microelectronics Rousset | Dispositif de detection de variations de temperature dans une puce |
| US8550707B2 (en) | 2009-10-02 | 2013-10-08 | Stmicroelectronics (Rousset) Sas | Device for detecting temperature variations in a chip |
| EP2306167A3 (fr) * | 2009-10-02 | 2014-08-13 | STMicroelectronics (Rousset) SAS | Dispositif de détection de variations de température dans une puce |
| CN105758540A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-07-13 | 大连海事大学 | 一种温度检测装置及检测方法 |
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