JPH02201136A - 圧力センサ - Google Patents

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） この発明はピエゾ抵抗効果を利用した圧力センサ、特に
温度補償を行うものに関する。

（従来の技術） 半導体の有するピエゾ抵抗効果を利用した歪みゲージは
金属抵抗歪みゲージに比べて数十倍から数百倍の高感度
であり、しかもＩＣ化扶術を利用して小型化、集積化が
可能となっている。このため、その歪みゲージをエレメ
ントとしてホイーストストンブリγノがｍまれる。

しかしながら半導体圧力七ンサでは、温度の相違により
センサ出力が大きく変化するため、温度補償を行う必要
があり、上記ブリッジに対して温度検知素子としてのサ
ーミスタを直列に接続し、ブリッジからのセンサ出力に
このサーミスタの両端電圧を加減算することで、温度補
償を行っていた。

（発明が解決しようとする課Ｍ） このような圧力センサでは、温度補償のために演算回路
を必要とするばかりか、サーミスタ等の温度検知素子に
特性のバラツキがあると、補償の精度が悪くなる。

この発明はこのような従来の課題に着目してなされたも
ので、半導体歪み抵抗エレメントからなるホイーストス
トンブリッノに、前記歪み抵抗工レメントとは異なって
、抵抗温度係数の著しく小さな抵抗体を組み合わせるこ
とにより、温度補償を行うようにしたセンサを提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、２つの直列な半導体歪み抵抗エレメントを
２組並列に接続して構成したプリフン回路と、そのプリ
フッ回路に一定の電圧を作用させる電圧源とを備え、前
記両直列接ｌ＆点間の電位差をセンサ出力として取り出
すようにした圧力センサにおいて、前記電圧源とプリ７
７回路との閏または１１１７７回路の電位差を取り出す
接続、α間に。

前記半導体歪み抵抗エレメントと比べて抵抗温度係数の
著しく小さな抵抗体をそれぞれ接続した。

（作用） 定電圧源と１９２７回路との間に抵抗温度係数の著しく
小さな抵抗体たとえば金属抵抗体を直列に接続すると、
この場合のスパン出力（歪み抵抗エレメントに最大の圧
力を加えた場合のセンサ出力）が負の温度特性となる。

他方、電位差を取り出す接続、α間に同じく金属抵抗体
を並列に接続すると、その場合のスパン出力が負の温度
特性となる。

したがって、ブリッジ回路のもつ温度特性に対応して水
平の温度特性となるように、抵抗温度係数の小さい抵抗
体の接続を選択すれば、温度によって出力が変動するの
を補償することｆ！ｔできる。

この場合、温度補償を行わせるための演算回路やサーミ
スタ等の温度検出素子は必要でない。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例の回路図である。

同図において、ホイーストストンプリ７ノ１では、シリ
コンからなる４つの歪み抵抗ニレ／シト２〜５力ｔ、互
いに直列な２Ｍ力Ｃ並列に接続され、接続点Ａが定電圧
源に、これと対向する接続点Ｃが７−人に接続されてい
る。同ブリッジによれば、プリ７ノ７５１平衡している
場合には、Ｂ　、ｄ電位とり、α電位の間に電位差が生
じないが、平衡が崩れると、Ｂ点とＤ点間に電位差を生
じ、この電位差が歪み抵抗エレメントに作用した圧力に
応じたものとなこうしたブリッジに対し、第１図のよう
に接続、αＢとＤの間に抵抗素子６を直列に、または第
２図のように接続、くＡと定電圧源との開に抵抗素子７
を並列に接続する。ここに、両抵抗素子６．７（抵抗値
をそれぞれＲｈｌ　、Ｒｈ２とする）はいずれも、シリ
コンからなる歪み抵抗エレメント２〜５と相違して、抵
抗温度係数の萱しく小さな抵抗体から構成しである。こ
のような抵抗体にはたとえば一般の金属抵抗体がある。

このように構成した場合の作用を説明する。

第１図で示したようにホイーストンブリソノに抵抗素子
６を接続した回路では、そのスパン出力が第３図に示す
ように、温度に対して正の特性（温度上昇に応じで出力
が増加）を示す、これに対しで、第２図で示したように
ホイーストストンプリ７ノに抵抗素子７を接続した回路
では、そのスパン出力が第４図に示すようになり、第３
図と相違して温度に対して負の特性を示す。

このため、ブリッジ回路自体が正の温度特性をもつ場合
には、第４図に示すもの、逆に負の温度特性をもつ場合
には、第３図に示すらのを選択して、第２図または第１
図のようにプリフジ回路に接続すれば、そのスパン出力
の温度特性が水平になる。つまり、水平の温度特性にな
れば、温度が変化してもスパン出力が変動しないのであ
るから、温度補償が行なわれることになる。

この場合、温度補償を行わせるのに演算回路が不要であ
ることがら闇易なＭ成となっている。しがもサーミスタ
等の温度検出素子を用いなくとも、一般の抵抗体を用い
て温度補償が精度良く行われるので、温度検出素子の特
性バラツキに留ｔ、する必要がなく、かつコスト的にも
有利である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明では、半導体歪み抵抗エ
レメントを組み合わせたホイーストストンブリ７ノに、
一般の抵抗体を接続することで、温度補正を行うように
したため、簡易な構成となり、温度補正のための演算回
路や温度検出素子が不要になる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明のそれぞれ実施例の回路図、
第２図は抵抗素子６を直列接続した場合の回路図、第３
図は第１図におけるスパン出力の温度特性図、第４図は
ＰＩ３図におけるスパン出力の温度特性図である。 １・・・ホイーストストンプリ７ノ、２〜５・・・歪み
抵抗エレメント、６，７・・・抵抗素子。 ３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２つの直列な半導体歪み抵抗エレメントを２組並列に接
   続して構成したブリッジ回路と、そのブリッジ回路に一
   定の電圧を作用させる電圧源とを備え、前記両直列接続
   点間の電位差をセンサ出力として取り出すようにした圧
   力センサにおいて、前記電圧源とブリッジ回路との間ま
   たはブリッジ回路の電位差を取り出す接続点間に、前記
   半導体歪み抵抗エレメントと比べて抵抗温度係数の著し
   く小さな抵抗体をそれぞれ接続したことを特徴とする圧
   力センサ。