JPS60214204A

JPS60214204A - 歪みゲ−ジセンサ

Info

Publication number: JPS60214204A
Application number: JP7220584A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiro Okuno; 哲啓奥野; Masaya Masukawa; 正也枅川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1984-04-10
Filing date: 1984-04-10
Publication date: 1985-10-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は歪みゲージセンサに関し、より詳しくは、同一
基板上に歪みを検出する薄膜抵抗体とこの薄膜抵抗体に
光起電力を供給する半導体装置とが形成された歪みデー
ジセンサに関するものである。

（従来技術）一般に、歪みゲージセンサとは、抵抗体が応力あるいは
歪みを受けることによりその電気抵抗が変化する現象を
利用して機械量を電気量に変換する変換素子である。

従来、歪みゲージセンサとしては、第４図に示すように
、ガラス基板１に金属もしくは半導体等からなる薄膜化
された抵抗体２を貼り付けたものが一般に知られている
。

ところで、このような歪みデージセンサでは、抵抗体２
の歪みによる電気抵抗の変化を検出するためには、上記
抵抗体２の両端部に設けられた電極３．４を外部電源（
図示せず。）に接続し、この電極３，４の抵抗体２に電
圧を印加する必要がある。上記外部電源は歪み検出部と
しての歪みゲージセンサに比較して形状が大ぎく、歪み
を計測するシステムにおいて、上記歪みデージセンサは
、抵抗体２が薄膜化されて小形化されているという利点
が充分生かされていないという問題があった。

（発明の目的）本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、歪
みを検出する薄膜抵抗体とこの薄膜抵抗体に光起電力を
供給する半導体装置とを同一基板上に形成して外部電源
の必要をなくした歪みゲージ゛センサを提供することを
目的としている。

（発明の構成）このため、本発明は、少なくとも表面が絶縁体からなる
基板の表面に光起電力を発生する半導体装置と歪みを受
けると電気抵抗が変化する薄膜抵抗体とが形成されてい
ることを基本的な特徴としている。

（実施例）以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

光起電力を発生する半導体装置としてアモルファス太陽
電池を、また、歪みを受けると電気抵抗が変化する薄膜
抵抗体としてアモルファスシリコン膜を使用した実施例
を第１図に示す。

第１図に示すように、四角形状のガラス基板１１の一つ
の主表面には、アモルファス太陽電池１２およびアモル
ファスシリコン膜１３が形成され、これらのアモルファ
ス太陽電池１２とアモルファスシリコン膜１３とは上記
ガラス基板１１に形成された接続電極１４．１５により
接続されている。

上記アモルファス太陽電池１２は、下から順に、透明導
電膜層１６、ｐ形アモル７７ス半導本層１７、真性アモ
ルファス半導体層１８、およびｎ形アモルファス半導体
層１９の合計４つの層からなっている。上記透明導電膜
層１６は接続電極１５によリアモル７７スシリコン膜１
３の一端に接続され、また、上記ｎ形アモルファス半導
体層１９は接続電極１４に゛よりアモルファスシリコン
膜１３の池端に接続されている。

上記アモルファス太陽電池１２にはガラス基板１１およ
び透明導電膜層１６を通して光が照射される。この光の
照射により上記アモルファス太陽電池１２にて発生した
光起電力は接続電極１４゜１５を通してアモルファスシ
リコン膜１３に供給される。螢光灯による１５０ルツク
スの光か照射されたときの上記アモルファス太陽電池１
２の光起電力特性を第２図に示す。この第２図から分る
ように、上記アモルファス太陽電池１２がら出力する電
圧が零ボルトから約０．２ボルトの範囲では、上記アモ
ルファス太陽電池１２は約１２．５μＡ／ｃｍ２のはｆ
一定の光電流を出力している。

従って、アモルファスシリコン膜１３に上記範囲の光電
流が流れるよ、うにこのアモルファスシリコン膜１３の
抵抗値を設定しておけば、アモルファス太陽電池１２は
、第２図からも分るように、短絡電流に等しいはパ一定
の電流を出力する定電流源とみなすことができ、アモル
ファスシリコン膜１３に歪みが与えられてその抵抗値か
変化する、と、アモルファスシリコン膜１３の両端間の
電圧が変化する。この電圧を接続電極１４に形成された
端子電極１４ａと接続電極１５に形成された端子電極１
５ａとの間から取り出せば、アモルファスシリコン膜１
３に加えられた歪みを検出することができる。

たダし、この場合、上記短絡電流は、アモルファス太陽
電池１２に照射される光量に比例して変化するから、ア
モルファス太陽電池１２に照射される光量の変化による
アモルファスシリコン膜１３の両端から出力する電圧の
変化か、アモルファスシリコン膜１３に歪みか与えられ
たとぎにその両端から出力する電圧の変化よりも充分小
さくなるようｉこ、アモルファス太陽電池１２に照射さ
れる光量が制御されている必要かある。

上記のように、アモルファス太陽電池１２に照射される
光量の変化によるアモルファスシリコン膜１３の両端か
ら出力する電圧の変化を抑えるには、アモルファス太陽
電池１２を定電圧源として使用すればよい。すなわち、
接続電極１４もしくは１５のいずれか一方を高抵抗膜と
しアモルファス太陽電池１２をは）゛開放状態で１史用
する。このときのアモルファス太陽電池１２から出力す
る開放電圧の変化は、周知のように、アモルファス人陽
電池１２に対する照射光量の変化が対数的に圧縮された
ものとなる。従って、室内等において、通常の蛍光灯の
光がアモルファス太陽電池１２に定常的に照射されてい
るような状態においては、上記開放電圧の変化は無視で
きる程度となり、アモルファスシリコン膜１３の両端か
らは、このアモルファスシリコン膜１３の歪みによる電
気抵抗の変化による電圧変化を取り出すことかできる。

上記のようにすれば、アモルファス太陽電池１２を定電
流源として動作させる場合も、また、アモルファス太陽
電池１２を定電圧源として動作させる場合にも、従来の
歪みデージのように、外部電源を使用することなく歪み
を検出することができる。

上記実施例において、アモルファス太陽電池１２のｐ形
アモルファス半導体層１７もしくは■形アモルファス半
導体層１９の形成時に、マスク（図示せず。）等を使用
することにより、ガラス基板１１上に歪みを検出するた
めのアモルファスシリコン膜１３を同時に形成すること
ができる。

すなわち、ガラス基板１１に、蒸着等により接続電極１
５を形成し、この電ｌｌ１ｉｓと電気的に接触するよう
に透明導電膜層１６を形成した後、ｐ形アモルファス半
導体層１７．真性アモルファス半導体層１８、およびｎ
形アモルファス半導体層１９を形成するが、このｐ形ア
モルファス半導体層１７もしくはＩｌ形アモルファス半
導体層１９の形成時に、アモルファスシリコン膜１３も
同時に、マスク蒸着等の手法により形成することがでト
る。

Ｉｌ形アモルファス半導体層１９の形成後、さらに、こ
の１１形アモル７７ス半導体層１９に電気的に接触する
ように接続電極１４が形成される。

上記のようにすれば、ｐ形アモルファス半導体層１７お
よび１１形アモルファス半導体層１９も歪みに応じてそ
の電気抵抗が変化するが、通常、この電気抵抗の変化は
高々１パ一セント程度であり、電気抵抗の変化による光
起電力特性の変化は無視することがでトる。

次に、本発明のいま一つの実施例を第３図に示す。

第３図に示す歪みゲージセンサは、第１図の歪みデージ
センサにおいて、ガラス基板１１に代えて、表面に５ｉ
ｎ２．Ｓｉ３Ｎ、もしくは真性半導体等の高抵抗膜２０
を蒸着したステンレス板２１を基板として使用し、この
高抵抗膜２０の上に７モル７７　ス太陽ｔａ　１２　ｔ
アモルファスシリコン膜１３および接続電極１４．１５
を形成したものである。この実施例では、ステンレス基
板２１は光を透過しないため、透明導電膜層１６はアモ
ルファス太陽電池１２の最上層に形成されている。

このように、歪みゲージセンサの基板としてステンレス
等の金属板を使用することもできる。

なお、第３図において、第１図に対応する部分には同一
の符号を付して重複する説明は省略する。

（発明の効果）以上、詳述したことからも明らかなように、本発明は、
歪みを検出する薄膜と同一の基板上に形成された半導体
装置により発生された光起電力を薄膜に供給して歪みを
検出するようにしたか呟従来の歪みデージセンサのよう
な外部電源を必要としない歪みゲージセンサを得ること
がで終る。

また、本発明によれば、光起電力を発生する半導体装置
の形成時に歪みを検出する薄膜を同時に形成することが
でき、歪みゲージセンサの製造の簡単化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る歪みゲージセンサの一実施例の構
造を示す斜視図、＄２図は第１図の歪みゲージセンサの
アモルファス太陽電池に蛍光灯の光を照射したときの光
起電力特性図、第３図は本発明に係る歪みデージセンサ
のいま一つの実施例の斜視図、第４図は従来の歪みゲー
ジセンサの平面図である。１１・・・ガラス基板、１２・・・アモルファス太陽電池、１３・・・アモルファスシリコン膜、１４．１５・・・接続電極、２０・・・高抵抗膜、２１
・・・ステンレス基板。特許出願人　シャープ株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも表面が絶縁水からなる基板の表面に光
起電力を発生する半導体装置と歪みを受けると電気抵抗
が変化する薄膜抵抗体とが形成されていることを特徴と
する歪みゲージセンサ。
（２）上記半導体装置はアモルファス半導体からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の歪みデージ
センサ。
（３）上記薄膜抵抗体は金属であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項記載の歪みデージセン
サ。
（４）上記薄膜抵抗体はアモルファス半導体であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
歪みデージセンサ。