JPS61212740A - 半導体圧力変換器 - Google Patents
半導体圧力変換器Info
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- JPS61212740A JPS61212740A JP5364685A JP5364685A JPS61212740A JP S61212740 A JPS61212740 A JP S61212740A JP 5364685 A JP5364685 A JP 5364685A JP 5364685 A JP5364685 A JP 5364685A JP S61212740 A JPS61212740 A JP S61212740A
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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
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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】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、シリコン等の半導体単結晶の持つピエゾ抵抗
効果を利用して圧力を電気信号に変換する半導体圧力変
換器に係シ、特に剪断形ゲージを用いた半導体圧力変換
器の非直Ｉ！胆差を効果的に補償する半導体圧力変換器
の改良に関する。
効果を利用して圧力を電気信号に変換する半導体圧力変
換器に係シ、特に剪断形ゲージを用いた半導体圧力変換
器の非直Ｉ！胆差を効果的に補償する半導体圧力変換器
の改良に関する。
〈従来技術〉
非直線誤差を補償した従来の半導体圧力変換器の１例を
＃Ｉ７図に示しこれＫついて説明する。
＃Ｉ７図に示しこれＫついて説明する。
図中１は圧力センナであ９１点線で示しである。
圧力センナ１はｎ形シリコン単結晶のダイヤスラムの起
歪部上ＫＰ形不純物を拡散して印加圧力に対応した抵抗
変化を示す通常形ゲージ２，３が形成されている。通常
形ゲージ２，３は各々抵抗値Ｒ１を有し、印加圧力に対
して通常形ゲージ２は十ΔＲ１，通常形ゲージ３は一Δ
−と反対方向に変化する配置に選定されている。通常形
ゲージ２，３は互いに直列に接続され、この直列回路に
並列に抵抗４，５の直列回路が接続されてこれ等でブリ
ッジ回路を形成している。通常形ゲージ３と抵抗５の接
続点は共通電位点に接続され、通常形ゲージ２と抵抗４
の接続点には増幅器Ｑ１の出力端が接続されている。増
幅器Ｑ１の非反転入力端（＋）は抵抗６を介して定電圧
源７より一定電圧が印加され、更に通常形ゲージ２．３
の接続点と抵抗４，５の接続点との間の電圧を増幅器Ｑ
２で増幅し、抵抗８を介して増幅器Ｑ０の非反転入力端
（＋）に印加されている。増幅器Ｑ１の反転入力端（−
１には増幅器Ｑ１の出力端の電圧を分圧した分圧電圧が
負帰還されている。そして、増幅器Ｑ２の出力端子９が
印加圧カＰＫ対応し走電圧信号を得る端子である。
歪部上ＫＰ形不純物を拡散して印加圧力に対応した抵抗
変化を示す通常形ゲージ２，３が形成されている。通常
形ゲージ２，３は各々抵抗値Ｒ１を有し、印加圧力に対
して通常形ゲージ２は十ΔＲ１，通常形ゲージ３は一Δ
−と反対方向に変化する配置に選定されている。通常形
ゲージ２，３は互いに直列に接続され、この直列回路に
並列に抵抗４，５の直列回路が接続されてこれ等でブリ
ッジ回路を形成している。通常形ゲージ３と抵抗５の接
続点は共通電位点に接続され、通常形ゲージ２と抵抗４
の接続点には増幅器Ｑ１の出力端が接続されている。増
幅器Ｑ１の非反転入力端（＋）は抵抗６を介して定電圧
源７より一定電圧が印加され、更に通常形ゲージ２．３
の接続点と抵抗４，５の接続点との間の電圧を増幅器Ｑ
２で増幅し、抵抗８を介して増幅器Ｑ０の非反転入力端
（＋）に印加されている。増幅器Ｑ１の反転入力端（−
１には増幅器Ｑ１の出力端の電圧を分圧した分圧電圧が
負帰還されている。そして、増幅器Ｑ２の出力端子９が
印加圧カＰＫ対応し走電圧信号を得る端子である。
ところで、圧力センサ１への印加圧力Ｐと通常形ゲージ
２．３の歪抵抗変化ΔＲ１／ΔＲとの関係は各種の変化
傾向を示すが１例えば第８図に示す特性をもっている。
２．３の歪抵抗変化ΔＲ１／ΔＲとの関係は各種の変化
傾向を示すが１例えば第８図に示す特性をもっている。
ここで、歪抵抗変化は印加圧力Ｐがゼロのとき通常形ゲ
ージの抵抗値をＲｏとし、変化した抵抗値をΔＲ１とす
るときΔｎｌＡｔ、の比で表わすことにする。第８図に
よれば、印加圧力Ｐの増加に対して感度が下がる傾向を
示している。
ージの抵抗値をＲｏとし、変化した抵抗値をΔＲ１とす
るときΔｎｌＡｔ、の比で表わすことにする。第８図に
よれば、印加圧力Ｐの増加に対して感度が下がる傾向を
示している。
従って、第７図に示す様に印加圧力ＰＫよるブリッジ回
路の出力信号を増幅器Ｑ２で検出し、これを増幅器Ｑ１
へ正帰還させることによシ、ブリ、ジヘの印加電圧を印
加圧力Ｐの増加に伴い上昇させ、飽和しようとする出力
端子９の出力電圧を上げて印加圧力ＰＩＣ対する出力電
圧が直線的になるよう圧している。
路の出力信号を増幅器Ｑ２で検出し、これを増幅器Ｑ１
へ正帰還させることによシ、ブリ、ジヘの印加電圧を印
加圧力Ｐの増加に伴い上昇させ、飽和しようとする出力
端子９の出力電圧を上げて印加圧力ＰＩＣ対する出力電
圧が直線的になるよう圧している。
〈発明の解決しようとする問題点〉
しかしながら、この様な増幅器の出力電圧を圧力センサ
１の電圧に加算印加する従来の非直線補償回路では１例
えば増幅器Ｑ２にオフセット電圧がある場合にはこの電
圧をも含めて帰還され、増幅器Ｑ２の増幅度が変化する
と帰還量そのものが変わるなど増幅器Ｑ２の特性が直線
化するための補償量に直接影響を与えるので、この増幅
器Ｑ２に通常必要とされるゼロ調整、スパン調整、温度
補正機能をもたせた場合には直線性の調整に手間がかか
る欠点がある。また、圧力センサ１からの電圧信号は微
弱であるので高性能の増幅器が必要となり高価となる欠
点もある。
１の電圧に加算印加する従来の非直線補償回路では１例
えば増幅器Ｑ２にオフセット電圧がある場合にはこの電
圧をも含めて帰還され、増幅器Ｑ２の増幅度が変化する
と帰還量そのものが変わるなど増幅器Ｑ２の特性が直線
化するための補償量に直接影響を与えるので、この増幅
器Ｑ２に通常必要とされるゼロ調整、スパン調整、温度
補正機能をもたせた場合には直線性の調整に手間がかか
る欠点がある。また、圧力センサ１からの電圧信号は微
弱であるので高性能の増幅器が必要となり高価となる欠
点もある。
〈問題点を解決するための手段〉
この発明は、以上の問題点を解決するため、半導体ダイ
ヤフラムの起歪部に形成された剪断形ゲ、−ジと、この
剪断形ゲージと同じ不純物濃度を有し半導体ダイヤフラ
ムに印加される印加圧力に応答して抵抗値が変化する通
常形ゲージと、この通常形ゲージの前記印加圧力に対応
する抵抗変化により剪断形ゲージに印加される駆動電圧
を補償する補償手段とを具備し、剪断形ゲージの印加圧
力に対する出力の非直線誤差を補償するように構成した
ものである。
ヤフラムの起歪部に形成された剪断形ゲ、−ジと、この
剪断形ゲージと同じ不純物濃度を有し半導体ダイヤフラ
ムに印加される印加圧力に応答して抵抗値が変化する通
常形ゲージと、この通常形ゲージの前記印加圧力に対応
する抵抗変化により剪断形ゲージに印加される駆動電圧
を補償する補償手段とを具備し、剪断形ゲージの印加圧
力に対する出力の非直線誤差を補償するように構成した
ものである。
〈実施例〉
以下、本発明の実施例について図面に基づき説明する。
第２図は本発明に係る圧力センサ部の構成を示す構成図
である。
である。
第２図（イ）は圧力センサ部の平面図、（ロ）は圧力セ
ンサ部の横断面図を示す。１０はｎ形のシリコン単結晶
で作られたダイヤフラムであり凹部１１を有し更に凹部
１１の形成により単結晶の厚さの薄くなっ企起歪部１２
とその周辺の固定部１３とを有している。
ンサ部の横断面図を示す。１０はｎ形のシリコン単結晶
で作られたダイヤフラムであり凹部１１を有し更に凹部
１１の形成により単結晶の厚さの薄くなっ企起歪部１２
とその周辺の固定部１３とを有している。
固定部１３は連通孔１４を有する基板１５にガラス薄膜
１６を介して陽極接合等により固定されている。
１６を介して陽極接合等により固定されている。
起歪部１２は（Ｚｏｏ ）面とされその上にはその中心
を通る結晶軸（００１）方向で起歪部１２と固定部１３
との境界附近に剪断形ゲージ１７が不純物の拡散により
伝導形がＰ形として形成されている。また、＜ ０ｏ１
）軸とは４５°を成す＜ｏｉｔ＞軸方向であって起歪部
１２上には印加圧力ＰＫよって抵抗が変化する通常の歪
ゲージ（通常形ゲージ）１８がＰ形不純物の拡散により
形成されている。
を通る結晶軸（００１）方向で起歪部１２と固定部１３
との境界附近に剪断形ゲージ１７が不純物の拡散により
伝導形がＰ形として形成されている。また、＜ ０ｏ１
）軸とは４５°を成す＜ｏｉｔ＞軸方向であって起歪部
１２上には印加圧力ＰＫよって抵抗が変化する通常の歪
ゲージ（通常形ゲージ）１８がＰ形不純物の拡散により
形成されている。
第２図（ハ）に剪断形ゲージ１７の構成を拡大して示す
。図に示す剪断形ゲージはゲージ長ｔでゲージ幅がＷで
あり、この剪断形ゲージの長さ方向に電源端１９．２Ｇ
が形成されここに電圧が印加される。
。図に示す剪断形ゲージはゲージ長ｔでゲージ幅がＷで
あり、この剪断形ゲージの長さ方向に電源端１９．２Ｇ
が形成されここに電圧が印加される。
印加圧力ＰがダイヤフラムｌＯに与えられると、とれに
よって生じた剪断応力τに対応した電圧がゲ−ジ長ｔの
ほぼ中央に形成された出力端２２．２３に得られる。し
かし、電源端１９と２０間の抵抗は印加圧力Ｐにより変
化を受けない。
よって生じた剪断応力τに対応した電圧がゲ−ジ長ｔの
ほぼ中央に形成された出力端２２．２３に得られる。し
かし、電源端１９と２０間の抵抗は印加圧力Ｐにより変
化を受けない。
なお、第２図（−ｒ）に示す起歪部１２０周辺の円周に
沿う方向に形成された通常形ゲージ２４は、通常形ゲー
ジ１８とは反対に印加圧力Ｐの増加に対してその抵抗値
が減少するものであり正方向の直線性補償を行なう場合
に用いるものである。
沿う方向に形成された通常形ゲージ２４は、通常形ゲー
ジ１８とは反対に印加圧力Ｐの増加に対してその抵抗値
が減少するものであり正方向の直線性補償を行なう場合
に用いるものである。
第１図は第２図に示す圧力センサを用いて圧力を電圧に
変換する変換部２５の構成を示す回路図である。通常形
ゲージ１８、圧力によって抵抗値の変化しない拡散抵抗
２６、剪断形ゲージ１７の電源端１９゜２０が増幅器Ｑ
３の出力端と共通電位点ＣＯＭとの間に直列に接続され
ている。なお、拡散抵抗２６は例えば第２図に示す固定
部１３の上面に形成される。増幅器Ｑ３の電源端には＋
ｖ、−ｙの一定電圧がそれぞれ印加されている。その反
転入力端（−）Ｋは電圧−Ｖと出力端の電圧を抵抗２７
と２８で分圧した電圧が印加されており、非反転入力端
←）＃′ｉ共通電位点ＣＯＭに接続され、出力端に電圧
Ｖを得ている。剪新形ゲージ１７の出力端２２．２３に
は印加圧力Ｐに対応した出力電圧Ｖ、が発生する。この
出力電圧Ｖ、は負帰還のかけられた差動増幅器Ｑ４で増
幅され、その出力は更に増幅器ｑ５により増幅されて変
換部２５の出力端２９と共通電位点ＣＯＭとの間の出力
電圧としてｖｏを得ている。各増幅器Ｑ４． Ｑ５の電
源端にはそれぞれ＋Ｖ、−Ｖの電圧が印加されている。
変換する変換部２５の構成を示す回路図である。通常形
ゲージ１８、圧力によって抵抗値の変化しない拡散抵抗
２６、剪断形ゲージ１７の電源端１９゜２０が増幅器Ｑ
３の出力端と共通電位点ＣＯＭとの間に直列に接続され
ている。なお、拡散抵抗２６は例えば第２図に示す固定
部１３の上面に形成される。増幅器Ｑ３の電源端には＋
ｖ、−ｙの一定電圧がそれぞれ印加されている。その反
転入力端（−）Ｋは電圧−Ｖと出力端の電圧を抵抗２７
と２８で分圧した電圧が印加されており、非反転入力端
←）＃′ｉ共通電位点ＣＯＭに接続され、出力端に電圧
Ｖを得ている。剪新形ゲージ１７の出力端２２．２３に
は印加圧力Ｐに対応した出力電圧Ｖ、が発生する。この
出力電圧Ｖ、は負帰還のかけられた差動増幅器Ｑ４で増
幅され、その出力は更に増幅器ｑ５により増幅されて変
換部２５の出力端２９と共通電位点ＣＯＭとの間の出力
電圧としてｖｏを得ている。各増幅器Ｑ４． Ｑ５の電
源端にはそれぞれ＋Ｖ、−Ｖの電圧が印加されている。
次に、以上の如く構成された回路の動作について第３図
に示す様に下に凸の傾向を示す場合の圧力／電圧の特性
図を用いて説明する。図において。
に示す様に下に凸の傾向を示す場合の圧力／電圧の特性
図を用いて説明する。図において。
補正前の曲線を３点（ＰＡ、ｖＡ）％（ＰＡ＋ＰＢ、ｖ
Ａ＋ＶＢ）、（ｐＡ＋ｐｃ、 ｖａ＋ｖｃ） を通；ｂ
放物１１１トＬ？表わすと、出力電圧Ｖは となるが、簡単のためＰＡ＝ ＶＡ＝ ＯＫすると（１
）式はとなる。変形して、 となる。ここで、剪断形ゲージ１７ Ｋ流れる駆動電流
を工、剪新形ゲージ１７０単位厚みの抵抗率、即ちシー
ト抵抗をＲ８，剪断ピエゾ抵抗係数をｆｒ、剪断形ゲー
ジ１７に働ら〈剪断応力をτとすれば、次式が成立する
。
Ａ＋ＶＢ）、（ｐＡ＋ｐｃ、 ｖａ＋ｖｃ） を通；ｂ
放物１１１トＬ？表わすと、出力電圧Ｖは となるが、簡単のためＰＡ＝ ＶＡ＝ ＯＫすると（１
）式はとなる。変形して、 となる。ここで、剪断形ゲージ１７ Ｋ流れる駆動電流
を工、剪新形ゲージ１７０単位厚みの抵抗率、即ちシー
ト抵抗をＲ８，剪断ピエゾ抵抗係数をｆｒ、剪断形ゲー
ジ１７に働ら〈剪断応力をτとすれば、次式が成立する
。
ｐｇ τ ｐ（４）
こ仁で、τ、は印加圧力Ｐに比例するのでτ、＝ｋｏＰ
（ｋｏ＝定数）とおけば Ｖ、＝＝Ｉｆφ）（５） 但し、 ｆ（ｐ）＝ Ｒ，ｆｔｋｏＰ
（６）であるので、 第３図を参照すると、 ＶＢ 二Ｉ ｔ （ｐＢ）
（７）ｖ、 ＝ Ｉ ｆ （ＰＣ）
（８）となる。そこで（７）
、 （８）式を（３）式に代入すると、となる。（９）
弐において、 とおけば、（９）式は Ｖ、＝ＰＩｋ１（１＋ ｋ２Ｐ ）
＃と書き換えられ、出力電圧Ｖは印加圧力ＰＫ関す
る２次式で駆動電流ＩＫ比例している。
（ｋｏ＝定数）とおけば Ｖ、＝＝Ｉｆφ）（５） 但し、 ｆ（ｐ）＝ Ｒ，ｆｔｋｏＰ
（６）であるので、 第３図を参照すると、 ＶＢ 二Ｉ ｔ （ｐＢ）
（７）ｖ、 ＝ Ｉ ｆ （ＰＣ）
（８）となる。そこで（７）
、 （８）式を（３）式に代入すると、となる。（９）
弐において、 とおけば、（９）式は Ｖ、＝ＰＩｋ１（１＋ ｋ２Ｐ ）
＃と書き換えられ、出力電圧Ｖは印加圧力ＰＫ関す
る２次式で駆動電流ＩＫ比例している。
次に、第２図において剪断ゲージ１７の電源端１９゜２
０間の抵抗値をＲ通常形ゲージ１８の抵抗値を２０ ％ Ｒ３ｏ（１＋ ｋ３Ｐ ） （但し、に３は印加圧力Ｐ
Ｋ対する抵抗変化の割合を示す）、拡散抵抗２６の抵抗
値を”４０とすれば、駆動電流工は となる。（至）式を（６）式に代入してとなる。ここで
、０４式において になる様に拡散抵抗２６の抵抗値８４０を選定すると。
０間の抵抗値をＲ通常形ゲージ１８の抵抗値を２０ ％ Ｒ３ｏ（１＋ ｋ３Ｐ ） （但し、に３は印加圧力Ｐ
Ｋ対する抵抗変化の割合を示す）、拡散抵抗２６の抵抗
値を”４０とすれば、駆動電流工は となる。（至）式を（６）式に代入してとなる。ここで
、０４式において になる様に拡散抵抗２６の抵抗値８４０を選定すると。
の式を得る。
従って％（２）式では剪断形ゲージの出力電圧ｖ、、Ｆ
ｉ印加圧力Ｐの２次式で示され非直線性を示すが。
ｉ印加圧力Ｐの２次式で示され非直線性を示すが。
拡散抵抗２６の抵抗値Ｒ４０を（２）式になる様に選定
することＫよりａ・式で示すごとく印加圧力ＰＫ関して
直線的な関係を得ることができる。
することＫよりａ・式で示すごとく印加圧力ＰＫ関して
直線的な関係を得ることができる。
第４図は第１図に示す変換部２５の構成を一部変形した
変換部３０を示す回路図である。第４図において、増幅
器Ｑ６の出力端と共通電位点ＣＯＭとの間に剪断形ゲー
ジ１７の電源端１９．２０が接続されておシ、増幅器Ｑ
６の反転入力端（−）と出力端との間には抵抗３１が接
続されている。更に増幅器Ｑ６の反転入力端（−） ＃
ｉ抵抗３２と通常形ゲージ１８の直列回路を介して電圧
−Ｖが印加されている。この様な構成によシ、剪新形ゲ
ージ１７の両端には抵抗３２と通常形ゲージ１Ｂの合成
抵抗値と抵抗３１の抵抗値との比に比例した電圧が印加
される。通常形ゲージ１８は印加圧力Ｐの増加に対して
その抵抗値が増加する傾向を示すので、増幅器Ｑ６の出
力電圧が減少し剪断形ゲージ１７の出力電圧Ｖが増加す
る傾向を抑え直線化する。この場合、第１図に示す変換
部２５では通常形ゲージ１８．拡散抵抗２６、剪断形ゲ
ージ１７の直列抵抗値に対する通常形ゲージ１８の抵抗
値の印加圧力ＰＫ対する抵抗変化の割合で剪断形ゲージ
１７の非直線性を補償するが、第４図に示す変換部３０
では抵抗３２と通常形ゲージ１８の直列抵抗値に対する
通常形ゲージ１８の抵抗値の印加圧力Ｐに対する抵抗変
化の割合で剪断形ゲージ１７の非直線性を補償する。従
って、第４図に示す補償は第１図に示す補償に対して大
きな補償が可能である。
変換部３０を示す回路図である。第４図において、増幅
器Ｑ６の出力端と共通電位点ＣＯＭとの間に剪断形ゲー
ジ１７の電源端１９．２０が接続されておシ、増幅器Ｑ
６の反転入力端（−）と出力端との間には抵抗３１が接
続されている。更に増幅器Ｑ６の反転入力端（−） ＃
ｉ抵抗３２と通常形ゲージ１８の直列回路を介して電圧
−Ｖが印加されている。この様な構成によシ、剪新形ゲ
ージ１７の両端には抵抗３２と通常形ゲージ１Ｂの合成
抵抗値と抵抗３１の抵抗値との比に比例した電圧が印加
される。通常形ゲージ１８は印加圧力Ｐの増加に対して
その抵抗値が増加する傾向を示すので、増幅器Ｑ６の出
力電圧が減少し剪断形ゲージ１７の出力電圧Ｖが増加す
る傾向を抑え直線化する。この場合、第１図に示す変換
部２５では通常形ゲージ１８．拡散抵抗２６、剪断形ゲ
ージ１７の直列抵抗値に対する通常形ゲージ１８の抵抗
値の印加圧力ＰＫ対する抵抗変化の割合で剪断形ゲージ
１７の非直線性を補償するが、第４図に示す変換部３０
では抵抗３２と通常形ゲージ１８の直列抵抗値に対する
通常形ゲージ１８の抵抗値の印加圧力Ｐに対する抵抗変
化の割合で剪断形ゲージ１７の非直線性を補償する。従
って、第４図に示す補償は第１図に示す補償に対して大
きな補償が可能である。
第５図は第１図又は第４図に示す変換部２５又は３０を
用いて２線式の圧力変換器を構成した場合の回路図を示
す。
用いて２線式の圧力変換器を構成した場合の回路図を示
す。
電源３３は負荷３４を介して２線式の伝送路’１．ｔ２
に接続されている。伝送路Ｌ□、ｔ２の他端にはダイオ
ードＤ１．定電流回路ＣＣ，ツェナダイオードＤｚＳ温
度補償用のダイオードＤ 帰還抵抗Ｒｆが直列に２％ 接続され、更にトランジスタＱ７のコレクタ・ベース間
に定電流回路ＣＣが接続されて、ダイオードＤ２と帰還
抵抗Ｒｆとの接続点とトランジスタＱ７のエミ、りとの
間に定電圧を得ている。この定電圧は抵抗３５．３６で
分圧されボルテージフォロワとして構成された増幅器Ｑ
８の出力端を共通電位点ＣＯＭに接続して、共通電位点
ＣＯＭ Ｋ対して正負の電圧＋Ｖ。
に接続されている。伝送路Ｌ□、ｔ２の他端にはダイオ
ードＤ１．定電流回路ＣＣ，ツェナダイオードＤｚＳ温
度補償用のダイオードＤ 帰還抵抗Ｒｆが直列に２％ 接続され、更にトランジスタＱ７のコレクタ・ベース間
に定電流回路ＣＣが接続されて、ダイオードＤ２と帰還
抵抗Ｒｆとの接続点とトランジスタＱ７のエミ、りとの
間に定電圧を得ている。この定電圧は抵抗３５．３６で
分圧されボルテージフォロワとして構成された増幅器Ｑ
８の出力端を共通電位点ＣＯＭに接続して、共通電位点
ＣＯＭ Ｋ対して正負の電圧＋Ｖ。
−■とされる。正負の電圧＋Ｖ、−Ｖは変換部２５又は
３０の電源とされると同時に増幅器Ｑ、の電源ともなる
。
３０の電源とされると同時に増幅器Ｑ、の電源ともなる
。
増幅器Ｑ、の非反転入力端←）は変換部２５又は３０の
出力端２９と抵抗３７で接続され、更に帰還抵抗Ｒｒの
一端と抵抗３８でそれぞれ接続され、出力端の出力電圧
ｖ０．電圧−Ｖおよび帰還抵抗Ｒ（の両端の電圧を抵抗
３７．３８および帰還抵抗Ｒ（で分圧した電圧が印加さ
れている。増幅器Ｑ、の反転入力端（＝）は抵抗３′９
、抵抗４０の直列回路を介して共通電位点ＣＯＭに接続
されている。抵抗３９０両端はそれぞれ抵抗４１゜４２
を介して−Ｖ電源に接続されている。このため増幅器Ｑ
、の反転入力端（−）には電圧−■を抵抗３９゜〜４２
で分圧した電圧が印加される。増幅器Ｑ、の出力は抵抗
４３を介して出方トランジスタＱＩＧのペースに印加さ
れる。出カド２ンジスタＱＩＯのコレクタはダイオード
Ｄ０のカソードに、エミッタはダイオード群Ｄ３．抵抗
４４の直列回路を介して帰還抵抗Ｒｆの他端に接続され
ている。
出力端２９と抵抗３７で接続され、更に帰還抵抗Ｒｒの
一端と抵抗３８でそれぞれ接続され、出力端の出力電圧
ｖ０．電圧−Ｖおよび帰還抵抗Ｒ（の両端の電圧を抵抗
３７．３８および帰還抵抗Ｒ（で分圧した電圧が印加さ
れている。増幅器Ｑ、の反転入力端（＝）は抵抗３′９
、抵抗４０の直列回路を介して共通電位点ＣＯＭに接続
されている。抵抗３９０両端はそれぞれ抵抗４１゜４２
を介して−Ｖ電源に接続されている。このため増幅器Ｑ
、の反転入力端（−）には電圧−■を抵抗３９゜〜４２
で分圧した電圧が印加される。増幅器Ｑ、の出力は抵抗
４３を介して出方トランジスタＱＩＧのペースに印加さ
れる。出カド２ンジスタＱＩＯのコレクタはダイオード
Ｄ０のカソードに、エミッタはダイオード群Ｄ３．抵抗
４４の直列回路を介して帰還抵抗Ｒｆの他端に接続され
ている。
以上の構成によシ変換部２５又は３ｏの出力電圧Ｖは２
線式の伝送路ｔ１． ｔｚに電流出力に変換されて負荷
３４に供給される。抵抗４ｏの抵抗値を調節することＫ
より変換部２５又は３ｏの出力電圧Ｖがゼロのときの電
流出力（４ｍＡ）を調節することができる。
線式の伝送路ｔ１． ｔｚに電流出力に変換されて負荷
３４に供給される。抵抗４ｏの抵抗値を調節することＫ
より変換部２５又は３ｏの出力電圧Ｖがゼロのときの電
流出力（４ｍＡ）を調節することができる。
第６図は普通形ゲージ１８．２４の２個をアルミ配線４
５で接続し、かつ各普通形ゲージ１８．２４の各点よシ
多数のアルミ配線４６．４７を引出し、各々これ等のア
ルミ配線を引出点の他端であらかじめ接続してお車必要
な個所をレーザで焼き切り、非直線性の補償量を調節す
る。普通形ゲージ１８と２４は印加圧力Ｐの増加に対し
て歪ゲニジの抵抗変化の方向が逆であるので、印加圧力
Ｐの変化に対し正負いずれの方向の非直線性でも補償す
ることができる。
５で接続し、かつ各普通形ゲージ１８．２４の各点よシ
多数のアルミ配線４６．４７を引出し、各々これ等のア
ルミ配線を引出点の他端であらかじめ接続してお車必要
な個所をレーザで焼き切り、非直線性の補償量を調節す
る。普通形ゲージ１８と２４は印加圧力Ｐの増加に対し
て歪ゲニジの抵抗変化の方向が逆であるので、印加圧力
Ｐの変化に対し正負いずれの方向の非直線性でも補償す
ることができる。
第１図において拡散抵抗２６は必要に応じて省略するこ
とができる。また、第４図においては抵抗３２と通常形
ゲージ１８の直列抵抗を増幅器Ｑ６の入力抵抗として挿
入しであるが、この構成に限定されるものではなく、例
えばこの直列抵抗を抵抗３１０代シに挿入し増幅器Ｑ６
の入力抵抗として適当な固定抵抗を用いて一■電圧を印
加する構成としも非直線性の補償をすることができる。
とができる。また、第４図においては抵抗３２と通常形
ゲージ１８の直列抵抗を増幅器Ｑ６の入力抵抗として挿
入しであるが、この構成に限定されるものではなく、例
えばこの直列抵抗を抵抗３１０代シに挿入し増幅器Ｑ６
の入力抵抗として適当な固定抵抗を用いて一■電圧を印
加する構成としも非直線性の補償をすることができる。
更にセンサ部分はダイヤフラム１０をｎ形のシリコン単
結晶とし、この上に伝導形がＰ形の不純物を拡散してゲ
ージを作る例をとり説明したが、これ等と逆の伝導形式
の４のとしても良く、また拡散法で々く例えばイオン注
入法でゲージを形成しても良い。また、ダイヤプラムは
円形のものを示したが、角形ダイヤプラムでも良い。
結晶とし、この上に伝導形がＰ形の不純物を拡散してゲ
ージを作る例をとり説明したが、これ等と逆の伝導形式
の４のとしても良く、また拡散法で々く例えばイオン注
入法でゲージを形成しても良い。また、ダイヤプラムは
円形のものを示したが、角形ダイヤプラムでも良い。
第１図および第４図に示す変換部２５．３０は図の上で
は各素子がデスクリートな構成として示しであるが、こ
れ等は例えば第２図に示すダイヤフラムｌＯの固定部１
３のシリコン単結晶の上にＩＣ技術で１体に作製するこ
とができる。
は各素子がデスクリートな構成として示しであるが、こ
れ等は例えば第２図に示すダイヤフラムｌＯの固定部１
３のシリコン単結晶の上にＩＣ技術で１体に作製するこ
とができる。
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に説明した様に本発明によれ
ば、通常形ゲージを剪断形ゲージに１個付加する簡単な
構成で直線性の補償ができるので。
ば、通常形ゲージを剪断形ゲージに１個付加する簡単な
構成で直線性の補償ができるので。
従来の如く出力信号を帰還して直線性を補償する方式に
比べて安定に動作し、更に圧力センナ独自で直線性を補
償できるので圧力センサと変換部との間の互換性がとり
易くなる。また、通常形ゲージ、剪断形ゲージおよび拡
散抵抗の不純物濃度を同じに作製し、配置を近接し温度
差が変化しないようにすれば周囲温度によシ抵抗値が変
化しても剪断形ゲージに印加される補償すべき電圧に変
化はなく、温度に対して安定に動作し好都合である。
比べて安定に動作し、更に圧力センナ独自で直線性を補
償できるので圧力センサと変換部との間の互換性がとり
易くなる。また、通常形ゲージ、剪断形ゲージおよび拡
散抵抗の不純物濃度を同じに作製し、配置を近接し温度
差が変化しないようにすれば周囲温度によシ抵抗値が変
化しても剪断形ゲージに印加される補償すべき電圧に変
化はなく、温度に対して安定に動作し好都合である。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示すセンサ部の構成を示す構成図、第３図は剪断形
ゲージの特性を示す特性図、第４図は本発明の他の実施
例を示す回路図、第５図は第１図又は第４図に示す変換
部を２線式半導体圧力変換器として構成した実施例を示
すプロ、り図、第６図は第２図に示すゲージの他の実施
例を示す構成図、第７図は従来の半導体圧力変換器の構
成を示す回路図、第８図は普通形ゲージの特性を示す特
性図である。 ｌ・・・圧力センサ、２ 、３ 、１８．２４・・・普
通形ゲージ、１０・・・ダイヤフラム、１１・・・凹部
、１２・・・起歪部、１３・・・固定部、１７・・・剪
断形ゲージ、２５．３０・・・変換部、２６・・・拡散
抵抗、３４・・・負荷、Ｑ０〜Ｑ６． Ｑ８． Ｑ、・
・・増幅器、τ・・・剪断応力、Ｖ、、Ｖｏ・・・出力
電圧、ＣＣ・・・定電流回路。 ・ ＼
図に示すセンサ部の構成を示す構成図、第３図は剪断形
ゲージの特性を示す特性図、第４図は本発明の他の実施
例を示す回路図、第５図は第１図又は第４図に示す変換
部を２線式半導体圧力変換器として構成した実施例を示
すプロ、り図、第６図は第２図に示すゲージの他の実施
例を示す構成図、第７図は従来の半導体圧力変換器の構
成を示す回路図、第８図は普通形ゲージの特性を示す特
性図である。 ｌ・・・圧力センサ、２ 、３ 、１８．２４・・・普
通形ゲージ、１０・・・ダイヤフラム、１１・・・凹部
、１２・・・起歪部、１３・・・固定部、１７・・・剪
断形ゲージ、２５．３０・・・変換部、２６・・・拡散
抵抗、３４・・・負荷、Ｑ０〜Ｑ６． Ｑ８． Ｑ、・
・・増幅器、τ・・・剪断応力、Ｖ、、Ｖｏ・・・出力
電圧、ＣＣ・・・定電流回路。 ・ ＼
Claims (1)
- 半導体ダイヤフラムの起歪部に形成された剪断形ゲージ
と、前記剪断形ゲージと同じ不純物濃度を有し前記半導
体ダイヤフラムに印加される印加圧力に応答して抵抗値
が変化する通常形ゲージと、前記通常形ゲージの前記印
加圧力に対応する抵抗変化により前記剪断形ゲージに印
加される駆動電圧を補償する補償手段とを具備し、前記
剪断形ゲージの前記印加圧力に対する出力の非直線誤差
を補償することを特徴とする半導体圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5364685A JPS61212740A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5364685A JPS61212740A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体圧力変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61212740A true JPS61212740A (ja) | 1986-09-20 |
| JPH0445059B2 JPH0445059B2 (ja) | 1992-07-23 |
Family
ID=12948653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5364685A Granted JPS61212740A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体圧力変換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61212740A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221759U (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-14 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182529A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-10-25 | Toshiba Corp | 半導体圧力変換装置 |
-
1985
- 1985-03-18 JP JP5364685A patent/JPS61212740A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58182529A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-10-25 | Toshiba Corp | 半導体圧力変換装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0221759U (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0445059B2 (ja) | 1992-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |