JPS5961736A - 集積化圧力センサ - Google Patents
集積化圧力センサInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
- G01L9/065—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices with temperature compensating means
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/907—Temperature compensation of semiconductor
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】
（’：ｒｌｊ明の利用分野〕
木！記すＪは、半導体圧力セン゛す゛の感１（、（温度
補償に係り、・′１ｂに、センザ部と温度補償回路部を
集積化した圧カセンザの感度ＩｌｌムＩ（１，補償に関
する。
補償に係り、・′１ｂに、センザ部と温度補償回路部を
集積化した圧カセンザの感度ＩｌｌムＩ（１，補償に関
する。
先ずシリコン（ｓｉ＞圧カセンザの感度の温度特性につ
いて定量的に、説明する。Ｆｔ’Ｇ １図（イ）は第２
図に示されたダイアフラム面上に形成されたゲージ抵抗
２〜５をブリッジ接続し、定電１：Ｅ Ｖ Ｂで、ニル
動した状態を示す。圧力による出力変化分Ｖｏ＆よ前述
したように温度特性をもつ。ｍ １１￥］（１１）にそ
の−例を示す。縦軸は次式で示す感度変化率を示す。
いて定量的に、説明する。Ｆｔ’Ｇ １図（イ）は第２
図に示されたダイアフラム面上に形成されたゲージ抵抗
２〜５をブリッジ接続し、定電１：Ｅ Ｖ Ｂで、ニル
動した状態を示す。圧力による出力変化分Ｖｏ＆よ前述
したように温度特性をもつ。ｍ １１￥］（１１）にそ
の−例を示す。縦軸は次式で示す感度変化率を示す。
ここで、Ｖｏ（Ｔ） は１温度Ｔのときのブリッジ出
力、ＶＯ（２０）は基準温度２０′ｃにおけるブリッジ
出力を示す。曲線１３が実測結果である。この特性はゲ
ージ抵抗の不純物濃度やノリコンダイアフラム内に発生
する熱応力等によって若干異なることがある。いずれに
しても一般に用いられる不純物濃度では低温１１ｊｌで
感度が、、’ｊ ＜、１惰’Ｍ １ｉｌｌｌで低い傾向
がある。この温度特性を補償１（するには駆動電圧ＶＢ
の温度特性を曲線１４のようにする必要がある。曲線１
４の如くすることによυτ晶度による出力電圧の変化を
なくすことができる。例えば、低温で感度が高くなった
とき、駆動電圧を下げることに、しって、出ｊＪを一定
に１呆つことかできて）わけである。曲線１４で示され
る−べ動？１１：ＩＩＥの４１．＋；Ｎ ４ケ性をｉ！
）るメと−めの回路の−（ｆｌＪとして従来より１°ｉ
われている第２１・゛（１に示し７に回路がちる。
力、ＶＯ（２０）は基準温度２０′ｃにおけるブリッジ
出力を示す。曲線１３が実測結果である。この特性はゲ
ージ抵抗の不純物濃度やノリコンダイアフラム内に発生
する熱応力等によって若干異なることがある。いずれに
しても一般に用いられる不純物濃度では低温１１ｊｌで
感度が、、’ｊ ＜、１惰’Ｍ １ｉｌｌｌで低い傾向
がある。この温度特性を補償１（するには駆動電圧ＶＢ
の温度特性を曲線１４のようにする必要がある。曲線１
４の如くすることによυτ晶度による出力電圧の変化を
なくすことができる。例えば、低温で感度が高くなった
とき、駆動電圧を下げることに、しって、出ｊＪを一定
に１呆つことかできて）わけである。曲線１４で示され
る−べ動？１１：ＩＩＥの４１．＋；Ｎ ４ケ性をｉ！
）るメと−めの回路の−（ｆｌＪとして従来より１°ｉ
われている第２１・゛（１に示し７に回路がちる。
シリコンｔｉｔ結晶板の中央部に肉薄のダイアフラノ、
を形成Ｉ〜、ぞのダイア７う入面に不↑、：ｉｌｌ物故
散層らなるゲージ抵抗を設け、このゲージ抵抗を組み合
わ１ｔでブリッジ回路を構成したＩＥ力）！々出器が盛
んに開発さノ１でいる。更にＲ”ｉ近の傾向として、ダ
イアフラム而又ｔ、［、周辺の肉１”’Ｊ一部に圧力検
出器の感度の温度補１）１回路あるいけ＋１″７椙回路
を集積化する研究開発が活発化している。この４１１（
の用力検出器は、第２図に示すように、ｓ ｉ ４＄−
ｉ情晶板からなるダイアフラムｌＫ複数個のゲージ１１
（抗２，３゜４．５周辺部に感度の温度浦イｒｔ用トラ
ンジスタ６を配置し、λＢ３図のように回路を組んで（
１・１成される。ブリッジ回路の各対辺のグー２１氏抗
は圧力によって同一抵抗変化をし、他の対辺のゲージ抵
抗とは逆符号の抵抗変化をするように１．°り成されて
いる。また感度の温間補償用トランジスタ６は、第３図
に示す如くゲージ抵抗２，３，４．５によって（１〜成
されるブリッジ回路の電源供給端子１０にそのエミッタ
９が接続され、コレクタ７とベース８及びベース８とエ
ミッタ９間にそれぞれ抵抗孔１．几２が接続されている
。ここで抵抗Ｒ，＋ と几２は、ゲージ抵抗と同様に拡
散抵抗とすることもあるが、一般には外部の抵抗例えば
厚膜抵抗で、トリミングすることにより、必要な温１）
ｔ ４？性を得ている。すなわち、トランジスタ６、抵
抗孔ｌ及びＲ２からなる回路は、一般にｎＶｉ＋ｇ回路
として知られている。端子１０及び端子１１間の電圧ｖ
１゜−１１は、トランジスタ６のベース８及びエミッタ
９間の電圧Ｖｓｚと抵抗Ｒ１及び几。で表わされ次式と
なる。
を形成Ｉ〜、ぞのダイア７う入面に不↑、：ｉｌｌ物故
散層らなるゲージ抵抗を設け、このゲージ抵抗を組み合
わ１ｔでブリッジ回路を構成したＩＥ力）！々出器が盛
んに開発さノ１でいる。更にＲ”ｉ近の傾向として、ダ
イアフラム而又ｔ、［、周辺の肉１”’Ｊ一部に圧力検
出器の感度の温度補１）１回路あるいけ＋１″７椙回路
を集積化する研究開発が活発化している。この４１１（
の用力検出器は、第２図に示すように、ｓ ｉ ４＄−
ｉ情晶板からなるダイアフラムｌＫ複数個のゲージ１１
（抗２，３゜４．５周辺部に感度の温度浦イｒｔ用トラ
ンジスタ６を配置し、λＢ３図のように回路を組んで（
１・１成される。ブリッジ回路の各対辺のグー２１氏抗
は圧力によって同一抵抗変化をし、他の対辺のゲージ抵
抗とは逆符号の抵抗変化をするように１．°り成されて
いる。また感度の温間補償用トランジスタ６は、第３図
に示す如くゲージ抵抗２，３，４．５によって（１〜成
されるブリッジ回路の電源供給端子１０にそのエミッタ
９が接続され、コレクタ７とベース８及びベース８とエ
ミッタ９間にそれぞれ抵抗孔１．几２が接続されている
。ここで抵抗Ｒ，＋ と几２は、ゲージ抵抗と同様に拡
散抵抗とすることもあるが、一般には外部の抵抗例えば
厚膜抵抗で、トリミングすることにより、必要な温１）
ｔ ４？性を得ている。すなわち、トランジスタ６、抵
抗孔ｌ及びＲ２からなる回路は、一般にｎＶｉ＋ｇ回路
として知られている。端子１０及び端子１１間の電圧ｖ
１゜−１１は、トランジスタ６のベース８及びエミッタ
９間の電圧Ｖｓｚと抵抗Ｒ１及び几。で表わされ次式と
なる。
すなわち、ベース・エミッタ間電圧ＶＢＩの抵抗孔ｌと
几２で決定される定数倍の電圧となる。そこで、圧力セ
ンサの感度は高温になると低下するため、これを補償す
るには、ｖｔｏ−ｏを小さくすることにより、ブリッジ
供給端子１０．１２間の電圧Ｖｉｅ−１２を大きくする
必要がある。トランジスタ６のベース・エミッタ間？匡
圧Ｖ＋＋ｇは１３７＋？品になると小さくなる傾向にあ
るだめ、その変化を見方＼け上増幅する抵抗比１ｔ１／
几２を適当に、ｄぶことにより温度補償ができる。
几２で決定される定数倍の電圧となる。そこで、圧力セ
ンサの感度は高温になると低下するため、これを補償す
るには、ｖｔｏ−ｏを小さくすることにより、ブリッジ
供給端子１０．１２間の電圧Ｖｉｅ−１２を大きくする
必要がある。トランジスタ６のベース・エミッタ間？匡
圧Ｖ＋＋ｇは１３７＋？品になると小さくなる傾向にあ
るだめ、その変化を見方＼け上増幅する抵抗比１ｔ１／
几２を適当に、ｄぶことにより温度補償ができる。
しかし、電源電圧Ｖｃｃが変動したとき、ン、蟻度補１
ｄ特性が大幅に変化するという重大な欠点カニある。
ｄ特性が大幅に変化するという重大な欠点カニある。
ベース・エミッタ間電圧Ｖｎｇはコレクタ電流によって
決まり、電源電圧Ｖｃｃが変化しても、大きな影・１堂
を受けない。したがって温度変化に伴うＶＩＯ−１１の
変化量は電源電圧■ＣＣの影響を受けずｔ’！、ｌデ一
定となるため、ＶＣＣが上昇すると温度補償７５ζ不足
となり、一方、ＶＣＣが下ったときは過ｔ＋ｆｉ（、ｌ
’ｔになる。
決まり、電源電圧Ｖｃｃが変化しても、大きな影・１堂
を受けない。したがって温度変化に伴うＶＩＯ−１１の
変化量は電源電圧■ＣＣの影響を受けずｔ’！、ｌデ一
定となるため、ＶＣＣが上昇すると温度補償７５ζ不足
となり、一方、ＶＣＣが下ったときは過ｔ＋ｆｉ（、ｌ
’ｔになる。
このように、第３図の補償方式によると電Ｖ東電圧ＶＣ
Ｃの変動に伴って、温度補償特性−変化してしまうとい
う欠点がある。
Ｃの変動に伴って、温度補償特性−変化してしまうとい
う欠点がある。
本発明の目的は、電源電圧に変化量じても？晶度抽償１
１￥性が変化することのない感度１ｈｆｒ Ｉｆ ’Ｒ
Ｂ （賞回路を提供することにある。
１￥性が変化することのない感度１ｈｆｒ Ｉｆ ’Ｒ
Ｂ （賞回路を提供することにある。
〔発明のイ１ｕ要〕
本発明の要旨は次の如くでちる。すなわち、ゲージ抵抗
を組み合わせて、ブリッジ回路とし、ゲージ抵抗変化に
対して、定電圧で、：（へ動した場合圧力に対するブリ
ッジ出力電圧が温度変化で大きく変化することはよく知
られ−Ｃいる。この特性の温度変化に対する補償をする
ためには、温［！を変化に伴って駆動電圧を、ブリッジ
出力電圧変化の逆数に比例するように、変化さげればよ
い。この補償特性をトランジスタのコレクタ電流の温度
特性を応用して、匝めてよい補償ができることを明らか
にした。
を組み合わせて、ブリッジ回路とし、ゲージ抵抗変化に
対して、定電圧で、：（へ動した場合圧力に対するブリ
ッジ出力電圧が温度変化で大きく変化することはよく知
られ−Ｃいる。この特性の温度変化に対する補償をする
ためには、温［！を変化に伴って駆動電圧を、ブリッジ
出力電圧変化の逆数に比例するように、変化さげればよ
い。この補償特性をトランジスタのコレクタ電流の温度
特性を応用して、匝めてよい補償ができることを明らか
にした。
以下、本発明の実施例について説明する。
第４図には本発明の一実施例が示されている。
第４図（イ）は基本回路図であシ、Ｆｇ４図ＣＢ）はト
ランジスタの電流増幅率ｈＦＩｅのばらつきを吸収する
回路図である。
ランジスタの電流増幅率ｈＦＩｅのばらつきを吸収する
回路図である。
図において、トランジスタＱ１ ｒ Ｑｚ％抵抗Ｒ３＋
几４及び定Ｍ、流源１５で信成する回路忙よって、抵抗
几５に第１図（６）の曲線１４に温度特性が一致する定
電流源を（・１“り成する。抵抗■（１，及び増幅器１
６で４７５成される回路によって、前述した電流を電圧
に変換（〜で圧カセンザ用ブリッジ１７の７１が圧供給
端１８に印加するものである。
几４及び定Ｍ、流源１５で信成する回路忙よって、抵抗
几５に第１図（６）の曲線１４に温度特性が一致する定
電流源を（・１“り成する。抵抗■（１，及び増幅器１
６で４７５成される回路によって、前述した電流を電圧
に変換（〜で圧カセンザ用ブリッジ１７の７１が圧供給
端１８に印加するものである。
さて、本発明の回路が、第１図σａ曲線１４に示す＋ｒ
Ａ度特性をもつ理由を半定量的に述べる。Ｈｒ、 ４図
代において、Ｑｌのエミッタ面積１３．’ Ｑ＋ のそ
れより犬ｐ ＜ するξとが効率的である。トランジス
タＱ１のｙミッタ面積に対するＱｌのそれとの比をｚ″
とする。トランジスタのｌｌ’ｉ＋″性を、」二＜知ら
れたエバース・モルモガルで表ｈセｆＪ：、Ｑ、 ＋
＆ヒＱ２のコ１／クタ１↓（流１ｃＩ及びＩＣ２はそれ
ぞれ、ＩＣＩ ＝ Ｉｓｌ ｅＸＩ） （Ｑ Ｖ＋＋＋
４ ／ ｋ ’Ｉ’ ） −−”・（３）Ｉｃ２：
ゴ ｒ Ｉｑ＋ｒ ｅＸＪ） （Ｑ Ｖｍｖ
２ ／ｋ Ｉ’ ） ・−−＝（４ンで表わさ
れる。ここで、ＩｓｌはトランジスタＱ１の飽和電流、
ｑは電荷量、ＶＢＥＩ及びＶＩ２はそれぞれトランジス
タＱ、＋及びＱｚのベース・エミッタ間電圧、ｋｌ＋よ
ボルツマン定数、Ｔは絶対温度を示す。
Ａ度特性をもつ理由を半定量的に述べる。Ｈｒ、 ４図
代において、Ｑｌのエミッタ面積１３．’ Ｑ＋ のそ
れより犬ｐ ＜ するξとが効率的である。トランジス
タＱ１のｙミッタ面積に対するＱｌのそれとの比をｚ″
とする。トランジスタのｌｌ’ｉ＋″性を、」二＜知ら
れたエバース・モルモガルで表ｈセｆＪ：、Ｑ、 ＋
＆ヒＱ２のコ１／クタ１↓（流１ｃＩ及びＩＣ２はそれ
ぞれ、ＩＣＩ ＝ Ｉｓｌ ｅＸＩ） （Ｑ Ｖ＋＋＋
４ ／ ｋ ’Ｉ’ ） −−”・（３）Ｉｃ２：
ゴ ｒ Ｉｑ＋ｒ ｅＸＪ） （Ｑ Ｖｍｖ
２ ／ｋ Ｉ’ ） ・−−＝（４ンで表わさ
れる。ここで、ＩｓｌはトランジスタＱ１の飽和電流、
ｑは電荷量、ＶＢＥＩ及びＶＩ２はそれぞれトランジス
タＱ、＋及びＱｚのベース・エミッタ間電圧、ｋｌ＋よ
ボルツマン定数、Ｔは絶対温度を示す。
ＶｃｃとＱｌ及びＱｌのベース間電圧は等しいから次式
が成り立つ。
が成り立つ。
ＩＪｒａｚ１＋ＲｓＬ−ｔ＝Ｖｎｚ２＋Ｒ＜Ｉｃｚ
−…リ−（５〕ここで％ Ｌ。ｆは定電流源１５の
電流を示し、各トランジスタの電流増幅率ｈＦＥは無限
大と仮定した。この仮定は半定量的な説明のだめには十
分である。（３）、（４）式を（５）式に代入して、が
イ４にもれる。（６）式左辺Ｍ１項が絶対温度Ｔに比例
する電流項、第２項が一定項である。すなわち、第１項
の成分を増加させれば、温度影肝が大きくなり、Ｒ２項
の成分を増加させノシば、温度影響は小さくなる。Ｉｃ
２の温度影響を第１図０３）の曲線工４のようにｒＨの
温度係数を得るには次の、要件が必要である。
−…リ−（５〕ここで％ Ｌ。ｆは定電流源１５の
電流を示し、各トランジスタの電流増幅率ｈＦＥは無限
大と仮定した。この仮定は半定量的な説明のだめには十
分である。（３）、（４）式を（５）式に代入して、が
イ４にもれる。（６）式左辺Ｍ１項が絶対温度Ｔに比例
する電流項、第２項が一定項である。すなわち、第１項
の成分を増加させれば、温度影肝が大きくなり、Ｒ２項
の成分を増加させノシば、温度影響は小さくなる。Ｉｃ
２の温度影響を第１図０３）の曲線工４のようにｒＨの
温度係数を得るには次の、要件が必要である。
（１） Ｉ−−ｒ ） ＩＣ２
（２）ｒ＞１
ここで、Ｌｓｆを一定に保てば、抵抗几３を太きぐする
など（６ン式第２項が増加し、ｉＥの温度１１彊生が小
さくなる。抵抗几４を犬きくすると、左辺第１項対数の
中にＩｃ２が含まれでいるものの、左辺が小さくなり、
ＩＣ２も小さくなる。このとき左辺第１項対数の分母に
ＩＣ２があるためｔ７，４増加に対する左辺第１項の減
少のしかたの方が２′ａ２項のそれより小さい７ｙめ、
王のｌｌｌ１１度特性が大きくなる。このようにＲｓ又
は几４を一１産肖に選ぶことによシ、最適な１ｔｌｉ償
特性が得られるわけである。
など（６ン式第２項が増加し、ｉＥの温度１１彊生が小
さくなる。抵抗几４を犬きくすると、左辺第１項対数の
中にＩｃ２が含まれでいるものの、左辺が小さくなり、
ＩＣ２も小さくなる。このとき左辺第１項対数の分母に
ＩＣ２があるためｔ７，４増加に対する左辺第１項の減
少のしかたの方が２′ａ２項のそれより小さい７ｙめ、
王のｌｌｌ１１度特性が大きくなる。このようにＲｓ又
は几４を一１産肖に選ぶことによシ、最適な１ｔｌｉ償
特性が得られるわけである。
しかし、シリコンスドレンゲージに供給するには、定電
圧で供給する必要がある。そのたよυに、抵抗Ｒｓ、演
算増幅器１６によって、トランジスタＱ２のコレクタ電
流Ｉｃ２をＩＣ２・Ｒ１，で決まる電圧に変換してブリ
ッジ供給端子１８に印加するものである。
圧で供給する必要がある。そのたよυに、抵抗Ｒｓ、演
算増幅器１６によって、トランジスタＱ２のコレクタ電
流Ｉｃ２をＩＣ２・Ｒ１，で決まる電圧に変換してブリ
ッジ供給端子１８に印加するものである。
しかし、第４四回の原理回路によると、トランそこで、
ジスタの電流増幅率ｈｒｚの影響を受けやすい ト０△
ランジスタＱ１及びＱｌのベース電流を基準電流丁、。
ｆとバイパスするトランジスタＱ３を付加した実用的な
回路を第４図０に示した。動作原理は同じであるので１
悦明は省略する。
回路を第４図０に示した。動作原理は同じであるので１
悦明は省略する。
この第４図の）に示す回路での最適補償結果を第５図に
示した。曲線１３は第３図（ｂ）の曲線１３を示し、曲
線１９が第４図囚の回路に基づく補償結果である。すな
わち、第４図（ｂＪのブリッジ供給端子１８の電圧の温
度特性が、Ｒ３図（ｂ）の曲線１４からずれた量を示す
。良好な補償が得られることがわかる。
示した。曲線１３は第３図（ｂ）の曲線１３を示し、曲
線１９が第４図囚の回路に基づく補償結果である。すな
わち、第４図（ｂＪのブリッジ供給端子１８の電圧の温
度特性が、Ｒ３図（ｂ）の曲線１４からずれた量を示す
。良好な補償が得られることがわかる。
さて、第５図で示した例は、定電流源が温度によらず一
定の場合で、理想的な場合である。ゲージ抵抗と周辺回
路を一体化する場合には、温度に影響を受けない定電流
源を得ることの、むずかしい。
定の場合で、理想的な場合である。ゲージ抵抗と周辺回
路を一体化する場合には、温度に影響を受けない定電流
源を得ることの、むずかしい。
集積回路でよく使われる定電流回路を接続した例が第６
図（４）である。この例ではトランジスタＱ５のコレク
タ電流Ｉｃ６が第４図の１５の定電流に相当する。第６
１囚の例では、トランジスタのベース・エミッタ間電圧
が温度上昇に伴い小さくなるためトランジスタＱ５のコ
レクタ電流Ｉｃｓは増加する。このため、抵抗几３とＲ
４の最適値が第４図の場合とは異なったものとなる。
図（４）である。この例ではトランジスタＱ５のコレク
タ電流Ｉｃ６が第４図の１５の定電流に相当する。第６
１囚の例では、トランジスタのベース・エミッタ間電圧
が温度上昇に伴い小さくなるためトランジスタＱ５のコ
レクタ電流Ｉｃｓは増加する。このため、抵抗几３とＲ
４の最適値が第４図の場合とは異なったものとなる。
第６図面に示した実施例における感度の温度補償ｌ特性
を第６図（２）Ｋ示す。曲線１３は前記第１図（ロ）の
１３及び第５図の１３と同様圧力センサの感度温度特性
で、この特性を完全に補償すべき！特性（第６図面にお
いて、ブリッジ出力電圧Ｖｏが温度によらず一定となる
東件）からのずれ量を曲線２０で示した。第４図（４）
で示した実施例と同様±０．１％以内の極めて良好な補
償ができることが□ わかる。第６図（２）に示した
結果は、抵抗几６が固定抵抗で温度係数０の場合である
。
を第６図（２）Ｋ示す。曲線１３は前記第１図（ロ）の
１３及び第５図の１３と同様圧力センサの感度温度特性
で、この特性を完全に補償すべき！特性（第６図面にお
いて、ブリッジ出力電圧Ｖｏが温度によらず一定となる
東件）からのずれ量を曲線２０で示した。第４図（４）
で示した実施例と同様±０．１％以内の極めて良好な補
償ができることが□ わかる。第６図（２）に示した
結果は、抵抗几６が固定抵抗で温度係数０の場合である
。
第６図（イ）において、トランジスタＱ、４ 、 Ｑｓ
及びＱｅで構成された定電流源を省略し、トランジスタ
Ｑ３のコレクタ・ベース間に抵抗を接続しても、はぼ同
様な特性が得られる。補償定数決定のだめの計算は複雑
となるけれども第６図に示した回路よυ素子数を少なく
てもほぼ同等の補償ができる。第７図に他の実施例を示
す。第６図において、ｐ０ｐトランジスタによって構成
された温度補償回路をｎｐｎ）ランジスタで置きかえた
回路である。同じ機能を有する素子は同じ符号で表わし
である。すなわち、スパン温度補償に必要な特性を得る
トランジスタＱ＋ 、Ｑ２ 、Ｑ３にｎｐｎトランジス
タを用い、得られた電流をカレントミラＱ７ 、Ｑ、ｓ
、 Ｑｅによって、抵抗几５を介してアース電位Ｅを
基準に検出できるようにしたものである。又定電流源は
トランジスタＱ４ ｔ Ｑｓ ｒＱ６及び抵抗几６．几
７．几８から構成されている。集積回路においてｐｎｐ
トランジスタは−ｎｐｎトランジスタに較べ面積が大き
くなるため、＠７図の回路構成では、Ｑ２のエミッタ面
積をＱｌに比較し大きくとる場合、Ｑ＋ 、Ｑ２をｎｐ
ｎトランジスタとしているためチップ面積を小さくでき
る効果がある。
及びＱｅで構成された定電流源を省略し、トランジスタ
Ｑ３のコレクタ・ベース間に抵抗を接続しても、はぼ同
様な特性が得られる。補償定数決定のだめの計算は複雑
となるけれども第６図に示した回路よυ素子数を少なく
てもほぼ同等の補償ができる。第７図に他の実施例を示
す。第６図において、ｐ０ｐトランジスタによって構成
された温度補償回路をｎｐｎ）ランジスタで置きかえた
回路である。同じ機能を有する素子は同じ符号で表わし
である。すなわち、スパン温度補償に必要な特性を得る
トランジスタＱ＋ 、Ｑ２ 、Ｑ３にｎｐｎトランジス
タを用い、得られた電流をカレントミラＱ７ 、Ｑ、ｓ
、 Ｑｅによって、抵抗几５を介してアース電位Ｅを
基準に検出できるようにしたものである。又定電流源は
トランジスタＱ４ ｔ Ｑｓ ｒＱ６及び抵抗几６．几
７．几８から構成されている。集積回路においてｐｎｐ
トランジスタは−ｎｐｎトランジスタに較べ面積が大き
くなるため、＠７図の回路構成では、Ｑ２のエミッタ面
積をＱｌに比較し大きくとる場合、Ｑ＋ 、Ｑ２をｎｐ
ｎトランジスタとしているためチップ面積を小さくでき
る効果がある。
更に、前記定電流回路のかわりに、抵抗を、トランジス
タＱｓのベース・コレクタ間に入れても同様な機能が得
られる。
タＱｓのベース・コレクタ間に入れても同様な機能が得
られる。
さて、第８図（４）に示す回路構成では、増幅器の増幅
度を決定する抵抗Ｒ１ｏ及び几１１がゲージ抵抗２〜５
と同一プロセスで拡散されたものである。
度を決定する抵抗Ｒ１ｏ及び几１１がゲージ抵抗２〜５
と同一プロセスで拡散されたものである。
一方、几！２及び几１３は外付抵抗で温度係数がＲ１ｏ
＋几■のそれに比較し小さい場合を示す。この揚台には
、ブリッジ１７に供給する電流の温度特性を第１図■曲
線１４のごとくにする必要がある。この場合には、今ま
で述べてきたように増幅器１６によって、電流を電圧に
変換する必要がないので、第８図■に示す回路構成でよ
いことがわかる。この回路における変形例は前述したと
おりである。
＋几■のそれに比較し小さい場合を示す。この揚台には
、ブリッジ１７に供給する電流の温度特性を第１図■曲
線１４のごとくにする必要がある。この場合には、今ま
で述べてきたように増幅器１６によって、電流を電圧に
変換する必要がないので、第８図■に示す回路構成でよ
いことがわかる。この回路における変形例は前述したと
おりである。
乙の例では、温度補償回路を簡単にすることができる特
徴がある。
徴がある。
したがって、本実施例によれば、機械量検出素子と集積
化した２飼の主要トランジスタのエミッタ面積を変え、
電流密度を変えることにより広い温度範囲にわたり、機
械量と出力が一定になる回路が実現できる。
化した２飼の主要トランジスタのエミッタ面積を変え、
電流密度を変えることにより広い温度範囲にわたり、機
械量と出力が一定になる回路が実現できる。
以上説明したように、本発明によれば、″ｉｔ源電圧電
圧化が生じても温度補償特性が変化することがない。
圧化が生じても温度補償特性が変化することがない。
第１図は圧力センサの感度の温度特性を説明する図、＠
２図は従来の圧力センサの断面図、第３図は第２図の感
度補償回路図、第４図は本発頃］の実施例を示す図、第
５図は第４図図示回路図の温度特性図、第６図は本発明
の他の実施例を示す図、第７図は本発明の別な実施例を
示す図、第８図は増幅器構成が異なったときの実施例を
示す図である。 ｌ・・・シリコンチップ、２，３，４．５・・・ゲージ
抵抗、１６・・・増幅器、１７・・・ブリッジ回路、Ｑ
ｌ。 犀 １ 口 （ハ） （８） へ 茅２ 目 茅３ 口 第４．口 （Ａ） ＜Ｂ） 茅５ 目 茅 乙 図 （４） （、ｂ） 茅７ 目 ＄８ 目 （久） （ｂ）
２図は従来の圧力センサの断面図、第３図は第２図の感
度補償回路図、第４図は本発頃］の実施例を示す図、第
５図は第４図図示回路図の温度特性図、第６図は本発明
の他の実施例を示す図、第７図は本発明の別な実施例を
示す図、第８図は増幅器構成が異なったときの実施例を
示す図である。 ｌ・・・シリコンチップ、２，３，４．５・・・ゲージ
抵抗、１６・・・増幅器、１７・・・ブリッジ回路、Ｑ
ｌ。 犀 １ 口 （ハ） （８） へ 茅２ 目 茅３ 口 第４．口 （Ａ） ＜Ｂ） 茅５ 目 茅 乙 図 （４） （、ｂ） 茅７ 目 ＄８ 目 （久） （ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、ダイアクラム表面上シて少なくとも２飼の拡散抵抗
を形成し、同面上に少なくとも２飼のトランジスタを形
成した圧力センサにおいて、上記トランジスタの内出力
側トランジスタの電流密度が少さくなるような定電流を
、駆動源とした集積化圧力七ンーリ。 ２、竹ｔｒ’ｒ ＋ｔｉ求の範囲第１頃記戦の発明にお
いて、±ｆｆ１２２閏のトランジスタの電流密１和は、
ｌｉ向２個のトランジスタのエミッタ面Ｊｌｉ比を変え
ることによって行なうことを特徴とするＪｉ４ ｔ／を
比圧カセンサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170832A JPS5961736A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 集積化圧力センサ |
| US06/536,870 US4558238A (en) | 1982-10-01 | 1983-09-29 | Pressure transducer using integrated circuit elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170832A JPS5961736A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 集積化圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5961736A true JPS5961736A (ja) | 1984-04-09 |
| JPH0425487B2 JPH0425487B2 (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=15912154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57170832A Granted JPS5961736A (ja) | 1982-10-01 | 1982-10-01 | 集積化圧力センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4558238A (ja) |
| JP (1) | JPS5961736A (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4659235A (en) * | 1985-04-16 | 1987-04-21 | Borg-Warner Automotive, Inc. | Fluid pressure sensor with temperature indication |
| JPH0691265B2 (ja) * | 1986-08-01 | 1994-11-14 | 株式会社日立製作所 | 半導体圧力センサ |
| US4812801A (en) * | 1987-05-14 | 1989-03-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Solid state gas pressure sensor |
| US4810962A (en) * | 1987-10-23 | 1989-03-07 | International Business Machines Corporation | Voltage regulator capable of sinking current |
| US4883992A (en) * | 1988-09-06 | 1989-11-28 | Delco Electronics Corporation | Temperature compensated voltage generator |
| GB8908518D0 (en) * | 1989-04-14 | 1989-06-01 | Lucas Ind Plc | Transducer temperature compensation circuit |
| GB2238132A (en) * | 1989-11-13 | 1991-05-22 | Nat Res Dev | Transducer power supply |
| US5068595A (en) * | 1990-09-20 | 1991-11-26 | Delco Electronics Corporation | Adjustable temperature dependent current generator |
| US5134310A (en) * | 1991-01-23 | 1992-07-28 | Ramtron Corporation | Current supply circuit for driving high capacitance load in an integrated circuit |
| JP3264689B2 (ja) * | 1992-04-07 | 2002-03-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体圧力センサ用の圧力検出回路 |
| US7931447B2 (en) | 2006-06-29 | 2011-04-26 | Hayward Industries, Inc. | Drain safety and pump control device |
| ES2805773T3 (es) | 2010-02-25 | 2021-02-15 | Hayward Ind Inc | Soporte universal para una interfaz de usuario de accionamiento de bomba de velocidad variable |
| US8754700B1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-06-17 | Futurewei Technologies, Inc. | Linearity improvement over temperature using temperature dependent common-mode voltages in active mixer |
| EP3620149B1 (en) | 2013-03-15 | 2021-10-06 | Hayward Industries, Inc. | Modular pool/spa control system |
| US20170209338A1 (en) | 2016-01-22 | 2017-07-27 | Hayward Industries, Inc. | Systems and Methods for Providing Network Connectivity and Remote Monitoring, Optimization, and Control of Pool/Spa Equipment |
| US11720085B2 (en) | 2016-01-22 | 2023-08-08 | Hayward Industries, Inc. | Systems and methods for providing network connectivity and remote monitoring, optimization, and control of pool/spa equipment |
| US10718337B2 (en) | 2016-09-22 | 2020-07-21 | Hayward Industries, Inc. | Self-priming dedicated water feature pump |
| RU174159U1 (ru) * | 2017-04-12 | 2017-10-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Интегральный чувствительный элемент преобразователя давления на основе биполярного транзистора |
| RU2731033C1 (ru) * | 2019-06-07 | 2020-08-28 | Акционерное Общество "Государственное Машиностроительное Конструкторское Бюро "Радуга" Имени А.Я. Березняка" | Тензопреобразователь давления мостового типа |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3886799A (en) * | 1973-09-24 | 1975-06-03 | Nat Semiconductor Corp | Semiconductor pressure transducer employing temperature compensation circuits and novel heater circuitry |
| US4233848A (en) * | 1978-01-06 | 1980-11-18 | Hitachi, Ltd. | Strain gauge pressure transducer apparatus having an improved impedance bridge |
| JPS5832646B2 (ja) * | 1978-09-08 | 1983-07-14 | 株式会社東芝 | 圧力伝送器 |
| US4300395A (en) * | 1978-11-08 | 1981-11-17 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor pressure detection device |
| JPS5653404A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-13 | Hitachi Ltd | Nonlinear correction circuit |
| US4313082A (en) * | 1980-06-30 | 1982-01-26 | Motorola, Inc. | Positive temperature coefficient current source and applications |
| DE3047685C2 (de) * | 1980-12-18 | 1986-01-16 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Temperaturstabile Spannungsquelle |
| JPS587618A (ja) * | 1981-07-07 | 1983-01-17 | Canon Inc | 測光回路の温度補償方式 |
| US4476726A (en) * | 1982-08-19 | 1984-10-16 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Pressure transducers exhibiting linear pressure operation |
-
1982
- 1982-10-01 JP JP57170832A patent/JPS5961736A/ja active Granted
-
1983
- 1983-09-29 US US06/536,870 patent/US4558238A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4558238A (en) | 1985-12-10 |
| JPH0425487B2 (ja) | 1992-05-01 |
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