JPS6332328A - 焦電型赤外線センサ - Google Patents
焦電型赤外線センサInfo
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- JPS6332328A JPS6332328A JP61176363A JP17636386A JPS6332328A JP S6332328 A JPS6332328 A JP S6332328A JP 61176363 A JP61176363 A JP 61176363A JP 17636386 A JP17636386 A JP 17636386A JP S6332328 A JPS6332328 A JP S6332328A
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
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】
［概要］
焦電素子の出力信号をインピーダンス変換して増幅する
回路と接続した高抵抗素子をクロムを含有したシリコン
の薄膜抵抗で形成し、抵抗値の安定した素子を使用する
焦電型赤外線センサである。
回路と接続した高抵抗素子をクロムを含有したシリコン
の薄膜抵抗で形成し、抵抗値の安定した素子を使用する
焦電型赤外線センサである。
［産業上の利用分野］
本発明は非接触形温度センサとして特に赤外線に対し有
効な焦電型センサに関する。
効な焦電型センサに関する。
焦電型赤外線センサは比較的低温の物体が放射する赤外
線も感知できるので、小型化したときその出力信号をイ
ンピーダンス変換して増幅する回路に接続することを必
要とする高抵抗素子に適当なものが得られず、それを解
決することが要望されている。
線も感知できるので、小型化したときその出力信号をイ
ンピーダンス変換して増幅する回路に接続することを必
要とする高抵抗素子に適当なものが得られず、それを解
決することが要望されている。
［従来の技術］
強誘電体物質に赤外線のような放射線が当たり温度変化
が与えられると、分極作用によりその表面に電荷が誘起
されることが、焦電効果として知られている。そのため
焦電素子の表面に誘起された電荷を電子回路により測定
すれば、入射放射線の量が被測定物の表面温度に略比例
することから、入射放射線の線源温度を算出することが
できる。そのため焦電型赤外線センサが非接触型温度検
出装置として用いられるようになった。
が与えられると、分極作用によりその表面に電荷が誘起
されることが、焦電効果として知られている。そのため
焦電素子の表面に誘起された電荷を電子回路により測定
すれば、入射放射線の量が被測定物の表面温度に略比例
することから、入射放射線の線源温度を算出することが
できる。そのため焦電型赤外線センサが非接触型温度検
出装置として用いられるようになった。
赤外線センサとしては量子型も知られていて、量子型は
検出感度が焦電型より高いけれど、センサを使用中に冷
却する必要がある。焦電型は量子型と比べると検出感度
は低いが冷却する必要がないので、装置の維持費が安く
、温度計以外に侵入警報装置などに使用される。
検出感度が焦電型より高いけれど、センサを使用中に冷
却する必要がある。焦電型は量子型と比べると検出感度
は低いが冷却する必要がないので、装置の維持費が安く
、温度計以外に侵入警報装置などに使用される。
焦電素子として実用される材料は、リチウムタンタレー
ト（ＬｉＴａＯｚ） ・チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）な
どの圧電単結晶、ＰＺＴなどの圧電セラミック、ポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶＦ２）などの圧電高分子膜が知ら
れている。
ト（ＬｉＴａＯｚ） ・チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）な
どの圧電単結晶、ＰＺＴなどの圧電セラミック、ポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶＦ２）などの圧電高分子膜が知ら
れている。
また焦電素子が赤外線のような放射線を受けたとき、表
面に誘起される電荷は、同一レベルの放射線を受は続け
ていると、時間経過と共に誘起電荷が中和される傾向が
ある。それは誘起電荷が素子温度の変化に対応して発生
するためである。したがって焦電赤外線センサに放射赤
外線を与えるとき、放射線を所定の周期で断続させ、焦
電素子に温度変化を起こさせることにより、放射線の線
源温度に対応した振幅を有するパルスの形で誘起電荷を
取り出すようにしている。更に焦電素子の誘起電荷を電
気的に取り出すとき、その出力インピーダンスが１０′
４Ωのように極めて高いから、温度換算用回路との間に
インピーダンス変換・増幅回路を接続することが必要と
なる。若し温度換算用回路として電圧計を焦電素子と直
接接続すると、その入力インピーダンスが数ＭΩであっ
て、焦電素子に対し短絡状態となるからである。第５図
は焦電素子と変換・増幅回路の回路構成を示す図である
。第５図において１はＰＺＴなどを使用する焦電素子、
２は電界効果トランジスタＦＥＴでインピーダンス変換
・増幅動作を行うもの、３はゲート用入力抵抗素子で１
０９Ω程度の高抵抗値のもの、４はＦＥＴ２のソース電
極の出力抵抗素子例えば１０３〜１０４Ωのものを示す
。焦電素子１は熱的・電気的に絶縁性の基板に取り付け
られ、第５図に示すように接続構成されている。
面に誘起される電荷は、同一レベルの放射線を受は続け
ていると、時間経過と共に誘起電荷が中和される傾向が
ある。それは誘起電荷が素子温度の変化に対応して発生
するためである。したがって焦電赤外線センサに放射赤
外線を与えるとき、放射線を所定の周期で断続させ、焦
電素子に温度変化を起こさせることにより、放射線の線
源温度に対応した振幅を有するパルスの形で誘起電荷を
取り出すようにしている。更に焦電素子の誘起電荷を電
気的に取り出すとき、その出力インピーダンスが１０′
４Ωのように極めて高いから、温度換算用回路との間に
インピーダンス変換・増幅回路を接続することが必要と
なる。若し温度換算用回路として電圧計を焦電素子と直
接接続すると、その入力インピーダンスが数ＭΩであっ
て、焦電素子に対し短絡状態となるからである。第５図
は焦電素子と変換・増幅回路の回路構成を示す図である
。第５図において１はＰＺＴなどを使用する焦電素子、
２は電界効果トランジスタＦＥＴでインピーダンス変換
・増幅動作を行うもの、３はゲート用入力抵抗素子で１
０９Ω程度の高抵抗値のもの、４はＦＥＴ２のソース電
極の出力抵抗素子例えば１０３〜１０４Ωのものを示す
。焦電素子１は熱的・電気的に絶縁性の基板に取り付け
られ、第５図に示すように接続構成されている。
抵抗素子３が焦電素子１の出力インピーダンスと比較し
、低過ぎることがないように選定されるから、ＦＥＴ２
に出力信号の所定値が取り込まれ増幅される。即ちイン
ピーダンス変換がなされ、増幅した信号を出力抵抗素子
４から取り出すことができる。
、低過ぎることがないように選定されるから、ＦＥＴ２
に出力信号の所定値が取り込まれ増幅される。即ちイン
ピーダンス変換がなされ、増幅した信号を出力抵抗素子
４から取り出すことができる。
［発明が解決しようとする問題点］
前述のようにゲート用人力抵抗素子３として１０９Ω程
度の抵抗値を有することが必要であるから、当初はガラ
ス管封入した抵抗体であったが、小型軽量とするため、
厚膜或いは薄膜の抵抗体を使用することが研究された。
度の抵抗値を有することが必要であるから、当初はガラ
ス管封入した抵抗体であったが、小型軽量とするため、
厚膜或いは薄膜の抵抗体を使用することが研究された。
厚膜抵抗体では、酸化ルテニウムＲｕＯ□系材料を使用
すること、薄膜抵抗体としては不純物拡散のないポリシ
リコンを使用することであった。前者ではインピーダン
ス変換回路と一体化・小型化回路を組み立てることがで
きず、後者では小型化には適しているが抵抗値が１０８
〜１０′３Ωの間にばらつくという欠点があった。
すること、薄膜抵抗体としては不純物拡散のないポリシ
リコンを使用することであった。前者ではインピーダン
ス変換回路と一体化・小型化回路を組み立てることがで
きず、後者では小型化には適しているが抵抗値が１０８
〜１０′３Ωの間にばらつくという欠点があった。
本発明の目的は前述の欠点を改善し、容易に製造ができ
、且つ抵抗値の安定な高抵抗素子を提供することにある
。
、且つ抵抗値の安定な高抵抗素子を提供することにある
。
し問題点を解決するための手段コ
第１図は本発明の原理を示す図である。第１図において
、横軸にクロムＣｒの含有量を、縦軸に厚さ０．１μに
おける薄膜の面積抵抗Ω口を取ると、両者の関係は実線
のようになるから、抵抗値１０９Ωを得るとき、クロム
は０．８（重量％）の値とする。
、横軸にクロムＣｒの含有量を、縦軸に厚さ０．１μに
おける薄膜の面積抵抗Ω口を取ると、両者の関係は実線
のようになるから、抵抗値１０９Ωを得るとき、クロム
は０．８（重量％）の値とする。
［作用コ
クロムＣｒを含有させることによりシリコンの抵抗値が
低下するため、所定値を得るように重量比で１％前後の
量を含有させる。その材料を蒸着またはスパッタにより
薄膜抵抗素子とする。このとき製造時の抵抗値ばらつき
、時間経過に伴う抵抗値の変化が少ない素子が得られる
。
低下するため、所定値を得るように重量比で１％前後の
量を含有させる。その材料を蒸着またはスパッタにより
薄膜抵抗素子とする。このとき製造時の抵抗値ばらつき
、時間経過に伴う抵抗値の変化が少ない素子が得られる
。
［実施例コ
第２図は第１図に示す抵抗素子を組込んだ焦電型赤外線
センサを断面図で示すものである。第２図において、焦
電素子１をシリコン基板上に置き、そのとき図示するよ
うに基板との間に凹部６による間隙を設ける。なお、第
３図は第２図の斜視図を示す。焦電素子１とシリコン基
板５との間に電極７を設け、電極７と抵抗素子３との間
に接続線８を設け、接続線８と電極７との間、及び接続
線８と抵抗素子３との間はワイヤポンディングにより接
続する。更に抵抗素子３とＦＥＴ２、またＦＥＴ２と出
力抵抗素子４との接続も同様に行う。
センサを断面図で示すものである。第２図において、焦
電素子１をシリコン基板上に置き、そのとき図示するよ
うに基板との間に凹部６による間隙を設ける。なお、第
３図は第２図の斜視図を示す。焦電素子１とシリコン基
板５との間に電極７を設け、電極７と抵抗素子３との間
に接続線８を設け、接続線８と電極７との間、及び接続
線８と抵抗素子３との間はワイヤポンディングにより接
続する。更に抵抗素子３とＦＥＴ２、またＦＥＴ２と出
力抵抗素子４との接続も同様に行う。
これらが同一シリコン基板５の上に形成されているため
、センサとして小型なものが得られる。９はトランジス
タ２の出力信号に対する周辺回路であって、増幅回路・
フィルタなどを含む。
、センサとして小型なものが得られる。９はトランジス
タ２の出力信号に対する周辺回路であって、増幅回路・
フィルタなどを含む。
また焦電素子１とシリコン基板５との間に設けられた凹
部６は、焦電素子１と基板５との接触面積をより少なく
することに有効である。即ち焦電素子１は放射線を受は
温度変化を生じたとき電荷を発生させるが、焦電素子１
と基板５との接触面積が大きいときは、素子１の熱が基
板５に伝導して行く量も多くなり、温度検出が不正確に
なるから、それを防止することができる。
部６は、焦電素子１と基板５との接触面積をより少なく
することに有効である。即ち焦電素子１は放射線を受は
温度変化を生じたとき電荷を発生させるが、焦電素子１
と基板５との接触面積が大きいときは、素子１の熱が基
板５に伝導して行く量も多くなり、温度検出が不正確に
なるから、それを防止することができる。
［発明の効果］
このようにして本発明によると、若干量のクロムをシリ
コンに含有させて、それをスパッタなどにより薄膜抵抗
素子としたから、クロム量の加減で抵抗値を制御するこ
とができ、製造時のバラツキが少ない。また製造後の時
間経過による抵抗値変化は、第４図に示すように従来の
１７２５程度に極めて小となっている。即ち小型で抵抗
値の安定した抵抗素子を得ているから、焦電型赤外線セ
ンサに使用することに有効である。
コンに含有させて、それをスパッタなどにより薄膜抵抗
素子としたから、クロム量の加減で抵抗値を制御するこ
とができ、製造時のバラツキが少ない。また製造後の時
間経過による抵抗値変化は、第４図に示すように従来の
１７２５程度に極めて小となっている。即ち小型で抵抗
値の安定した抵抗素子を得ているから、焦電型赤外線セ
ンサに使用することに有効である。
第１図は本発明の原理を示す図、
第２図は本発明の実施例の構成を示す断面図、第３図は
同斜視図、 第４図は本発明の効果を示す図、 第５図は焦電型赤外線センサの回路構成を示す図である
。 １・・−焦電素子 ２・・−電界効果型トランジスタ ３−・−ゲート用入力抵抗素子 ４−ソース出力抵抗素子 ５・−シリコン基板 ６・−・凹部 ７−電極 ８・・・接続線 特許出願人 富士通株式会社 代理人 弁理士 鈴木栄祐 本湧ζ月の肩ｊ［図 第１図 ２１−六チも弓の大吉ヒゴダリ以ず「ａｎしｎ第２図 −＠・梱嘔両
同斜視図、 第４図は本発明の効果を示す図、 第５図は焦電型赤外線センサの回路構成を示す図である
。 １・・−焦電素子 ２・・−電界効果型トランジスタ ３−・−ゲート用入力抵抗素子 ４−ソース出力抵抗素子 ５・−シリコン基板 ６・−・凹部 ７−電極 ８・・・接続線 特許出願人 富士通株式会社 代理人 弁理士 鈴木栄祐 本湧ζ月の肩ｊ［図 第１図 ２１−六チも弓の大吉ヒゴダリ以ず「ａｎしｎ第２図 −＠・梱嘔両
Claims (3)
- （１）焦電素子（１）の出力信号をインピーダンス変換
して増幅する回路に接続した高抵抗値のゲート用入力抵
抗素子（３）を含む焦電型赤外線センサにおいて、前記
抵抗素子（３）を０．１〜１０％のクロムを含有する金
属シリコンの薄膜素子で形成したことを特徴とする焦電
型赤外線センサ。 - （２）焦電素子（１）の出力信号をインピーダンス変換
して増幅する回路を構成する素子として、高抵抗値の入
力用抵抗素子（３）と、電界効果型トランジスタ（２）
と、出力抵抗素子（４）とを、同一シリコン基板上に形
成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦
電型赤外線センサ。 - （３）シリコン基板（５）上に焦電素子（１）とインピ
ーダンス変換・増幅回路とを形成し、且つシリコン基板
には焦電素子（１）搭載用の凹部（６）を形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の焦電型赤外線
センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61176363A JPS6332328A (ja) | 1986-07-26 | 1986-07-26 | 焦電型赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61176363A JPS6332328A (ja) | 1986-07-26 | 1986-07-26 | 焦電型赤外線センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6332328A true JPS6332328A (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=16012303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61176363A Pending JPS6332328A (ja) | 1986-07-26 | 1986-07-26 | 焦電型赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6332328A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06258137A (ja) * | 1993-03-04 | 1994-09-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 焦電型赤外線センサ |
| US5614717A (en) * | 1994-09-30 | 1997-03-25 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Pyroelectric infrared ray sensor |
| JP2012119352A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Kyocera Corp | 赤外線素子実装構造体および赤外線素子実装用基板 |
-
1986
- 1986-07-26 JP JP61176363A patent/JPS6332328A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06258137A (ja) * | 1993-03-04 | 1994-09-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 焦電型赤外線センサ |
| US5614717A (en) * | 1994-09-30 | 1997-03-25 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Pyroelectric infrared ray sensor |
| JP2012119352A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Kyocera Corp | 赤外線素子実装構造体および赤外線素子実装用基板 |
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