JPH0447763B2 - - Google Patents
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- JPH0447763B2 JPH0447763B2 JP58232499A JP23249983A JPH0447763B2 JP H0447763 B2 JPH0447763 B2 JP H0447763B2 JP 58232499 A JP58232499 A JP 58232499A JP 23249983 A JP23249983 A JP 23249983A JP H0447763 B2 JPH0447763 B2 JP H0447763B2
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- Japan
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- thin film
- layer
- multilayer thin
- film layer
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
この発明は、たとえば構造物などに発生した歪
を電気信号に変換して取出す形式の歪センサの構
造に関する。
を電気信号に変換して取出す形式の歪センサの構
造に関する。
先行技術の説明
従来より、たとえば構造物などに生じた歪を検
出する手段として、歪ゲージが広範に使用されて
いる。第１図は、従来の歪ゲージの一使用例を示
す略図的断面図である。歪ゲージ１は、たとえば
ポリエステルなどからなるプラスチツク基板２上
に、たとえば金属箔やフイラメント状の金属細線
からなる感歪抵抗体３を固定した構造を有し、プ
ラスチツク基板２を介して伝達された歪により金
属箔や金属細線からなる感歪抵抗体３の電気抵抗
が変化することを利用して、歪を電気信号として
検出するものである。第１図に示した構造では、
歪ゲージ１は、検出対象部材４上に接着剤５によ
り接着・固定されており、したがつて検出対象部
材４において発生した歪は接着剤５、プラスチツ
ク基板２を介して感歪抵抗体３に伝達される。感
歪抵抗体３が歪むことにより、その電気抵抗値が
変化し、これがリード線６ａ，６ｂにより取出さ
れるように構成されている。
出する手段として、歪ゲージが広範に使用されて
いる。第１図は、従来の歪ゲージの一使用例を示
す略図的断面図である。歪ゲージ１は、たとえば
ポリエステルなどからなるプラスチツク基板２上
に、たとえば金属箔やフイラメント状の金属細線
からなる感歪抵抗体３を固定した構造を有し、プ
ラスチツク基板２を介して伝達された歪により金
属箔や金属細線からなる感歪抵抗体３の電気抵抗
が変化することを利用して、歪を電気信号として
検出するものである。第１図に示した構造では、
歪ゲージ１は、検出対象部材４上に接着剤５によ
り接着・固定されており、したがつて検出対象部
材４において発生した歪は接着剤５、プラスチツ
ク基板２を介して感歪抵抗体３に伝達される。感
歪抵抗体３が歪むことにより、その電気抵抗値が
変化し、これがリード線６ａ，６ｂにより取出さ
れるように構成されている。
ところで、上述のように従来の歪ゲージ１は、
接着剤５を用いて検出対象部材４に接着されて使
用されるものであるため、検出対象部材４が頻
繁に振動を繰返す場合、あるいは外部から振
動・衝撃などが加わつた場合、接着剤５が劣化
し、接着力の低下により歪ゲージ１が検出対象部
材４から剥離するという問題があつた。また、80
℃以上の高温の環境の下で使用した場合には、接
着剤５が軟化するため、検出対象部材４に歪が発
生したとしても正確にその歪を検出し得ないとい
う欠点もあつた。
接着剤５を用いて検出対象部材４に接着されて使
用されるものであるため、検出対象部材４が頻
繁に振動を繰返す場合、あるいは外部から振
動・衝撃などが加わつた場合、接着剤５が劣化
し、接着力の低下により歪ゲージ１が検出対象部
材４から剥離するという問題があつた。また、80
℃以上の高温の環境の下で使用した場合には、接
着剤５が軟化するため、検出対象部材４に歪が発
生したとしても正確にその歪を検出し得ないとい
う欠点もあつた。
また、従来の歪ゲージ１では、接着剤５により
検出対象部材４に接着・固定されるため、正確な
歪検出を行なうには、接着剤５を均一にむらなく
塗布することが必要であるが、この作業にはかな
りの熟練を要するという問題もあつた。
検出対象部材４に接着・固定されるため、正確な
歪検出を行なうには、接着剤５を均一にむらなく
塗布することが必要であるが、この作業にはかな
りの熟練を要するという問題もあつた。
発明の目的
この発明の目的は、上述の諸問題に鑑み、外部
からの振動や衝撃が繰返し加えられても感歪抵抗
体は剥離を生ずることがなく、また80℃以上の高
温度下で使用しても繰返し使用することができる
とともに、感歪抵抗体が良好な歪−電気抵抗変換
作用を示し、信頼性に優れた歪検出を行なうこと
が可能な歪センサを提供することにある。
からの振動や衝撃が繰返し加えられても感歪抵抗
体は剥離を生ずることがなく、また80℃以上の高
温度下で使用しても繰返し使用することができる
とともに、感歪抵抗体が良好な歪−電気抵抗変換
作用を示し、信頼性に優れた歪検出を行なうこと
が可能な歪センサを提供することにある。
発明の構成
この発明に従つた歪センサは、受歪構造部材
と、多層薄膜層と、複数個の電極層とを備える。
受歪構造部材は、加えられる力に応じて歪を発生
する。多層薄膜層は、受歪構造部材の上に直接、
蒸着形成され、かつ複数の半導体層を含む。電極
層は多層薄膜層の最外層の上に形成されている。
受歪構造部材は導電材料からなる。多層薄膜層の
最外層は、歪に従つてその電気抵抗が変化する感
歪抵抗層である。複数の半導体層は、電極層と受
歪構造部材との間にダイオードを構成している。
と、多層薄膜層と、複数個の電極層とを備える。
受歪構造部材は、加えられる力に応じて歪を発生
する。多層薄膜層は、受歪構造部材の上に直接、
蒸着形成され、かつ複数の半導体層を含む。電極
層は多層薄膜層の最外層の上に形成されている。
受歪構造部材は導電材料からなる。多層薄膜層の
最外層は、歪に従つてその電気抵抗が変化する感
歪抵抗層である。複数の半導体層は、電極層と受
歪構造部材との間にダイオードを構成している。
すなわち、この発明は、電極層と受歪構造部材
との間にダイオードを形成し、ダイオードの持つ
整流作用を利用して、電極層と受歪構造部材との
間に高い電気抵抗を有する絶縁層を形成し得る。
それによつて、感歪抵抗体となる多層薄膜層の最
外層が良好な歪−電気抵抗変換作用を示す。その
結果、感歪抵抗体による歪検出の信頼性が向上す
る。さらに、感歪抵抗層を含む多層薄膜層が受歪
構造部材の上に接着剤を用いずに形成されること
により、この発明は従来の歪ゲージの諸問題を解
決するものである。
との間にダイオードを形成し、ダイオードの持つ
整流作用を利用して、電極層と受歪構造部材との
間に高い電気抵抗を有する絶縁層を形成し得る。
それによつて、感歪抵抗体となる多層薄膜層の最
外層が良好な歪−電気抵抗変換作用を示す。その
結果、感歪抵抗体による歪検出の信頼性が向上す
る。さらに、感歪抵抗層を含む多層薄膜層が受歪
構造部材の上に接着剤を用いずに形成されること
により、この発明は従来の歪ゲージの諸問題を解
決するものである。
この発明のその他の特徴は、以下の実施例の説
明により明らかとなろう。
明により明らかとなろう。
実施例の説明
第２図は、この発明の一実施例を説明するため
の正面断面図である。この実施例は、金属製の検
出対象部材１４の歪を測定するものであるが、こ
こでは検出対象部材１４自身が受歪構造部材とな
る。すなわち、受歪構造部材としての検出対象部
材１４上に、アモルフアスシリコンからなる多層
薄膜層１７が、たとえば化学蒸着および物理蒸着
などの蒸着法およびその他の薄膜形成手段により
密着形成されている。
の正面断面図である。この実施例は、金属製の検
出対象部材１４の歪を測定するものであるが、こ
こでは検出対象部材１４自身が受歪構造部材とな
る。すなわち、受歪構造部材としての検出対象部
材１４上に、アモルフアスシリコンからなる多層
薄膜層１７が、たとえば化学蒸着および物理蒸着
などの蒸着法およびその他の薄膜形成手段により
密着形成されている。
多層薄膜層１７は、最外層から順にｎ−ｉ−ｐ
の導電形式の半導体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃが
積層された構成を有する。なお多層薄膜層１７
は、最外層から順に、ｐ−ｉ−ｎの導電形式の半
導体層を積層して構成してもよい。多層薄膜層１
７の最外層１７ａ上には、リード線１６ａ，１６
ｂを接続するための取出電極２１ａ，２１ｂが形
成されている。なお、防湿のために合成樹脂層で
電極２１ａ，２１ｂおよび最外層１７ａを覆つて
もよい。
の導電形式の半導体層１７ａ，１７ｂ，１７ｃが
積層された構成を有する。なお多層薄膜層１７
は、最外層から順に、ｐ−ｉ−ｎの導電形式の半
導体層を積層して構成してもよい。多層薄膜層１
７の最外層１７ａ上には、リード線１６ａ，１６
ｂを接続するための取出電極２１ａ，２１ｂが形
成されている。なお、防湿のために合成樹脂層で
電極２１ａ，２１ｂおよび最外層１７ａを覆つて
もよい。
この実施例の歪センサでは、多層薄膜層１７の
最外層１７ａが、ｎ型またはｐ型の半導体感歪抵
抗体となり、受歪構造部材１４よりの歪が伝達さ
れると、その抵抗値が変化し、この抵抗値の変化
が電極２１ａ，２１ｂを介してリード線１６ａ，
１６ｂより取出される。ところで、多層薄膜層１
７は、上述のように、最外層から順にｎ−ｉ−ｐ
またはｐ−ｉ−ｎの導電形式の半導体薄膜層１７
ａ，１７ｂ，１７ｃを積層してなるものであるた
め、電極２１ａ，２１ｂと受歪構造部材１４との
間にはダイオードが形成されている。したがつ
て、感歪抵抗体となる最外層の半導体層１７ａと
受歪構造部材１４との間の電気絶縁性を、ダイオ
ードの整流性より大幅に高めることができ、した
がつて信頼性に優れた歪検出を行なうことができ
る。これを、第２図の実施例の略図的等価回路で
ある第３図および使用状態を示す回路図である第
４図を参照して説明する。なお第３図および第４
図においては、第２図の電極２１ａ，２１ｂおよ
び受歪構造部材１４の抵抗は０と近似し、図面上
省略してある。
最外層１７ａが、ｎ型またはｐ型の半導体感歪抵
抗体となり、受歪構造部材１４よりの歪が伝達さ
れると、その抵抗値が変化し、この抵抗値の変化
が電極２１ａ，２１ｂを介してリード線１６ａ，
１６ｂより取出される。ところで、多層薄膜層１
７は、上述のように、最外層から順にｎ−ｉ−ｐ
またはｐ−ｉ−ｎの導電形式の半導体薄膜層１７
ａ，１７ｂ，１７ｃを積層してなるものであるた
め、電極２１ａ，２１ｂと受歪構造部材１４との
間にはダイオードが形成されている。したがつ
て、感歪抵抗体となる最外層の半導体層１７ａと
受歪構造部材１４との間の電気絶縁性を、ダイオ
ードの整流性より大幅に高めることができ、した
がつて信頼性に優れた歪検出を行なうことができ
る。これを、第２図の実施例の略図的等価回路で
ある第３図および使用状態を示す回路図である第
４図を参照して説明する。なお第３図および第４
図においては、第２図の電極２１ａ，２１ｂおよ
び受歪構造部材１４の抵抗は０と近似し、図面上
省略してある。
第３図において、Ｒは電極２１ａ，２１ｂ間の
感歪抵抗体１７ａの抵抗を示し、ａ，ｂはリード
線１６ａ，１６ｂを、２２，２３は、それぞれ、
電極２１ａ，２１ｂと受歪構造部材１４との間に
形成されたダイオードを示す。第３図に示した回
路構成となるこの実施例の歪センサを使用するに
際しては、第４図に示すように外部電源Ｅの一側
を受歪構造部材１４と同電位にする。したがつ
て、第４図から明らかなように、ダイオード２２
には逆方向に電圧が印加されるためａ端とダイヤ
フラムとの間には極めて高い抵抗値の抵抗が接続
されたのと同様になり、またｂ端は受歪構造部材
１４と短絡されるが、抵抗Ｒは受歪構造部材１４
の影響を受けず、外部電源Ｅに対して良好な抵抗
作用を示し、感歪抵抗体としての信頼性が優れて
いることがわかる。
感歪抵抗体１７ａの抵抗を示し、ａ，ｂはリード
線１６ａ，１６ｂを、２２，２３は、それぞれ、
電極２１ａ，２１ｂと受歪構造部材１４との間に
形成されたダイオードを示す。第３図に示した回
路構成となるこの実施例の歪センサを使用するに
際しては、第４図に示すように外部電源Ｅの一側
を受歪構造部材１４と同電位にする。したがつ
て、第４図から明らかなように、ダイオード２２
には逆方向に電圧が印加されるためａ端とダイヤ
フラムとの間には極めて高い抵抗値の抵抗が接続
されたのと同様になり、またｂ端は受歪構造部材
１４と短絡されるが、抵抗Ｒは受歪構造部材１４
の影響を受けず、外部電源Ｅに対して良好な抵抗
作用を示し、感歪抵抗体としての信頼性が優れて
いることがわかる。
本願発明者達の実験によれば、感歪抵抗体とな
る最外層１７ａの電気抵抗率が１×102Ωcm以下
のとき、歪−抵抗変化の感度が極めて高く、感歪
抵抗体をなす最外層１７ａから電気信号を外部に
取出す場合、抵抗値を低くしかつノイズを抑制し
た高感度の歪センサを得ることがわかつている。
る最外層１７ａの電気抵抗率が１×102Ωcm以下
のとき、歪−抵抗変化の感度が極めて高く、感歪
抵抗体をなす最外層１７ａから電気信号を外部に
取出す場合、抵抗値を低くしかつノイズを抑制し
た高感度の歪センサを得ることがわかつている。
また、多層薄膜層１７を、プラズマCVD法
によりドープして厚み500ÅのＰ型シリコン層１
７ｃを形成し、次いで同一設備で不純物をドー
プせずに電気抵抗率２×106Ωcmのｉ型シリコン
層１７ｂを0.5μの厚みに形成し、さらにリンを
ドープして電気抵抗率３×10-1Ωcmのｎ型シリコ
ン層１７ａを1μの厚みに形成することにより、
作成し、２mmの間隔を隔てて２×２mmの電極２
１ａ，２１ｂを形成したところ、電極間抵抗は
3.2kΩであつた。この値は、最外層１７ａの抵抗
値とほぼ同一であり、電極２１ａ，２１ｂ間の他
の部材の抵抗を無視し得ることがわかる。
によりドープして厚み500ÅのＰ型シリコン層１
７ｃを形成し、次いで同一設備で不純物をドー
プせずに電気抵抗率２×106Ωcmのｉ型シリコン
層１７ｂを0.5μの厚みに形成し、さらにリンを
ドープして電気抵抗率３×10-1Ωcmのｎ型シリコ
ン層１７ａを1μの厚みに形成することにより、
作成し、２mmの間隔を隔てて２×２mmの電極２
１ａ，２１ｂを形成したところ、電極間抵抗は
3.2kΩであつた。この値は、最外層１７ａの抵抗
値とほぼ同一であり、電極２１ａ，２１ｂ間の他
の部材の抵抗を無視し得ることがわかる。
ところで、第２図に示した実施例では、受歪構
造部材１４上に形成される多層薄膜層１７は、ｎ
−ｉ−ｐ型またはｐ−ｉ−ｎ型のシリコン層１７
ａ，１７ｂ，１７ｃを積層することにより構成さ
れているため、同一主成分（Si）系材料を用いる
ことができ、同一の薄膜形成設備内で連続的に成
膜することが可能であり、かつ蒸着等の薄膜形成
手段により形成されるため膜質の均一性も確保す
ることができる。したがつて、個体差の少ない安
価な歪センサを実現することができる。また、受
歪構造部材１４上に直接形成されるため、第１図
に示した従来の歪ゲージ１のように接着剤５を用
いる必要はなく、接着剤５の使用に基づく種々の
問題、特に高温下での使用における問題を効果的
に解消することも可能であり、広範な温度範囲に
わたり使用可能な歪センサを得ることができる。
造部材１４上に形成される多層薄膜層１７は、ｎ
−ｉ−ｐ型またはｐ−ｉ−ｎ型のシリコン層１７
ａ，１７ｂ，１７ｃを積層することにより構成さ
れているため、同一主成分（Si）系材料を用いる
ことができ、同一の薄膜形成設備内で連続的に成
膜することが可能であり、かつ蒸着等の薄膜形成
手段により形成されるため膜質の均一性も確保す
ることができる。したがつて、個体差の少ない安
価な歪センサを実現することができる。また、受
歪構造部材１４上に直接形成されるため、第１図
に示した従来の歪ゲージ１のように接着剤５を用
いる必要はなく、接着剤５の使用に基づく種々の
問題、特に高温下での使用における問題を効果的
に解消することも可能であり、広範な温度範囲に
わたり使用可能な歪センサを得ることができる。
なお、第２図に示した実施例では、多層薄膜層
１７は、最外層から順にｎ−ｉ−ｐ型またはｐ−
ｉ−ｎ型の導電形式のシリコン層を積層すること
により構成されていたが、ダイオードを構成し得
る限り他の導電形式の層を積層してもよく、ある
いは他の材料により多層薄膜層１７を構成しても
よい。たとえば最外層から順にｎ−ｉ型のシリコ
ン層を積層してもよく、この場合には受歪構造部
材上に直接ｉ型のシリコン層を、次いでｎ型のシ
リコン層を密着形成し、電極２１ａ，２１ｂと受
歪構造部材１４間にシヨツトキバリヤ・ダイオー
ドを形成してもよく、あるいは受歪構造部材１４
上にAl2O3、SiO2あるいは絶縁質のカーボンのよ
うな薄膜絶縁層を密着形成し、この薄膜絶縁上に
ｉ型、次いでｎ型のシリコン層を順次密着形成し
MIS（Metal−Insulater−Semiconductor）構造
とし、電極２１ａ，２１ｂと受歪構造部材１４と
の間にダイオードを形成することも可能である。
１７は、最外層から順にｎ−ｉ−ｐ型またはｐ−
ｉ−ｎ型の導電形式のシリコン層を積層すること
により構成されていたが、ダイオードを構成し得
る限り他の導電形式の層を積層してもよく、ある
いは他の材料により多層薄膜層１７を構成しても
よい。たとえば最外層から順にｎ−ｉ型のシリコ
ン層を積層してもよく、この場合には受歪構造部
材上に直接ｉ型のシリコン層を、次いでｎ型のシ
リコン層を密着形成し、電極２１ａ，２１ｂと受
歪構造部材１４間にシヨツトキバリヤ・ダイオー
ドを形成してもよく、あるいは受歪構造部材１４
上にAl2O3、SiO2あるいは絶縁質のカーボンのよ
うな薄膜絶縁層を密着形成し、この薄膜絶縁上に
ｉ型、次いでｎ型のシリコン層を順次密着形成し
MIS（Metal−Insulater−Semiconductor）構造
とし、電極２１ａ，２１ｂと受歪構造部材１４と
の間にダイオードを形成することも可能である。
また、多層薄膜層１７を構成する各層の材料に
ついても、シリコンに限らず、たとえばゲルマニ
ウム、炭素（ダイヤモンド）、ガリウム−ヒ素、
ガリウム−リンなどの様々の半導体材料を使用す
ることができる。
ついても、シリコンに限らず、たとえばゲルマニ
ウム、炭素（ダイヤモンド）、ガリウム−ヒ素、
ガリウム−リンなどの様々の半導体材料を使用す
ることができる。
なお、第２図に示した実施例では受歪構造部材
としての検出対象部材１４が導電性材料から構成
されていたが、受歪構造部材１４が絶縁材料から
構成されていてもよく、その場合にはダイオード
の整流作用を利用するまでもなく、多層薄膜層１
７の最外層に存在する感歪抵抗体により歪を正確
に検出し得ることは言うまでもない。
としての検出対象部材１４が導電性材料から構成
されていたが、受歪構造部材１４が絶縁材料から
構成されていてもよく、その場合にはダイオード
の整流作用を利用するまでもなく、多層薄膜層１
７の最外層に存在する感歪抵抗体により歪を正確
に検出し得ることは言うまでもない。
第５図は、第２図に示した実施例を応用した圧
力センサを示す縦断面図である。圧力センサ３１
は、圧力を検出すべき流体が取り込まれる導入孔
３２を有する円筒部材３３と、円筒部材３３が螺
着された本体３４とを備え、本体３４には、流体
の圧力による歪み得るダイヤフラムすなわち金属
製受歪構造部材３５が設けられている。この受歪
構造部材３５上に上述した多層薄膜層１７が直接
蒸着により形成されており、多層薄膜層１７上に
は電極２１ａ，２１ｂが形成されている。電極２
１ａ，２１ｂの上方には合成樹脂からなる防湿層
２５が形成されており、防湿層２５から上方に引
出されたリード線１６ａ，１６ｂは、支持体３６
の内面に固定された円板３７の開口３８、樹脂モ
ールド層３９、キヤツプ４０の開口４１を介し
て、圧力センサ３１外へ引出されている。したが
つて、リード線１６ａ，１６ｂに外力が加わつた
としても、樹脂モールド層３９において固定され
ているため、この外力は樹脂モールド層３９で受
止められ、歪センサ部分には影響を及ぼさない。
力センサを示す縦断面図である。圧力センサ３１
は、圧力を検出すべき流体が取り込まれる導入孔
３２を有する円筒部材３３と、円筒部材３３が螺
着された本体３４とを備え、本体３４には、流体
の圧力による歪み得るダイヤフラムすなわち金属
製受歪構造部材３５が設けられている。この受歪
構造部材３５上に上述した多層薄膜層１７が直接
蒸着により形成されており、多層薄膜層１７上に
は電極２１ａ，２１ｂが形成されている。電極２
１ａ，２１ｂの上方には合成樹脂からなる防湿層
２５が形成されており、防湿層２５から上方に引
出されたリード線１６ａ，１６ｂは、支持体３６
の内面に固定された円板３７の開口３８、樹脂モ
ールド層３９、キヤツプ４０の開口４１を介し
て、圧力センサ３１外へ引出されている。したが
つて、リード線１６ａ，１６ｂに外力が加わつた
としても、樹脂モールド層３９において固定され
ているため、この外力は樹脂モールド層３９で受
止められ、歪センサ部分には影響を及ぼさない。
第５図に示した圧力センサ３１では、流体の圧
力が、受歪構造部材３５を介して多層薄膜層１７
に伝達された歪に基づき、リード線１６ａ，１６
ｂより電気抵抗の変化として検出される。このよ
うに、第２図に示した実施例は、圧力センサ３１
のように専用のセンサとして構成した場合、特に
有利である。受歪構造部材３５上に予め蒸着等の
薄膜形成手段により多層薄膜層１７を形成し得る
からである。
力が、受歪構造部材３５を介して多層薄膜層１７
に伝達された歪に基づき、リード線１６ａ，１６
ｂより電気抵抗の変化として検出される。このよ
うに、第２図に示した実施例は、圧力センサ３１
のように専用のセンサとして構成した場合、特に
有利である。受歪構造部材３５上に予め蒸着等の
薄膜形成手段により多層薄膜層１７を形成し得る
からである。
なお、第２図に示した実施例では、複数の電極
として２個の電極２１ａ，２１ｂを設けていた
が、これに限らず、３個以上の任意の電極を形成
し、各電極と受歪構造部材との間にダイオードを
構成してもよい。たとえば第６図に略図的回路図
で示すように、４個の電極を形成し、ブリツジを
形成し、これに外部電源Ｅを接続してもよい。第
６図において、６１，６２，６３，６４は感歪抵
抗体となる多層薄膜層の最外層を示し、６５，６
６，６７，６８は各電極と受歪構造部材との間に
形成されたダイオードを示す。第６図から明らか
なように、ダイオード６５…６８は、逆方向に電
圧が印加されるので、ｃ，ｄ，ｅ端は受歪構造部
材との間に高抵抗が接続された状態となり、ｆ端
は短絡されるが、抵抗６１，６２，６３，６４は
受歪構造部材の影響を受けず、外部電源Ｅに対し
て良好な抵抗作用を示し、信頼性に優れた感歪抵
抗体として機能することがわかる。
として２個の電極２１ａ，２１ｂを設けていた
が、これに限らず、３個以上の任意の電極を形成
し、各電極と受歪構造部材との間にダイオードを
構成してもよい。たとえば第６図に略図的回路図
で示すように、４個の電極を形成し、ブリツジを
形成し、これに外部電源Ｅを接続してもよい。第
６図において、６１，６２，６３，６４は感歪抵
抗体となる多層薄膜層の最外層を示し、６５，６
６，６７，６８は各電極と受歪構造部材との間に
形成されたダイオードを示す。第６図から明らか
なように、ダイオード６５…６８は、逆方向に電
圧が印加されるので、ｃ，ｄ，ｅ端は受歪構造部
材との間に高抵抗が接続された状態となり、ｆ端
は短絡されるが、抵抗６１，６２，６３，６４は
受歪構造部材の影響を受けず、外部電源Ｅに対し
て良好な抵抗作用を示し、信頼性に優れた感歪抵
抗体として機能することがわかる。
発明の効果
以上のように、この発明によれば、歪を発生す
る受歪構造部材の上に最外層として感歪抵抗層を
含む多層薄膜層が直接、蒸着形成されているの
で、従来、問題となつていた接着剤層を省略する
ことができる。したがつて、外部からの振動や衝
撃が繰返し加えられても、感歪抵抗層を含む多層
薄膜層は受歪構造部材から剥離することがなく、
また80℃以上の高温度下で使用しても繰返し使用
することができ、信頼性に優れた歪センサを得る
ことができる。
る受歪構造部材の上に最外層として感歪抵抗層を
含む多層薄膜層が直接、蒸着形成されているの
で、従来、問題となつていた接着剤層を省略する
ことができる。したがつて、外部からの振動や衝
撃が繰返し加えられても、感歪抵抗層を含む多層
薄膜層は受歪構造部材から剥離することがなく、
また80℃以上の高温度下で使用しても繰返し使用
することができ、信頼性に優れた歪センサを得る
ことができる。
また、受歪構造部材が導電材料からなり、多層
薄膜層を構成する複数の半導体層が電極層と受歪
構造部材との間にダイオードを構成している。こ
の複数の半導体層を含む多層薄膜層は受歪構造部
材の上に直接、形成されている。そのため、受歪
構造部材と感歪抵抗体となる領域との間に電気抵
抗率の極めて高い絶縁層を形成しなくても、電極
層間において感歪抵抗層のみを通る経路が受歪構
造部材から確実に絶縁され得る。すなわち、電極
層と受歪構造部材との間にダイオードを形成し、
ダイオードの持つ整流作用を利用して、電極層と
受歪構造部材との間に高い電気抵抗を有する絶縁
層が形成され得る。これにより、感歪抵抗体とな
る多層薄膜層の最外層が良好な歪−電気抵抗変換
作用を示す。その結果、感歪抵抗体による歪検出
の信頼性が向上する。
薄膜層を構成する複数の半導体層が電極層と受歪
構造部材との間にダイオードを構成している。こ
の複数の半導体層を含む多層薄膜層は受歪構造部
材の上に直接、形成されている。そのため、受歪
構造部材と感歪抵抗体となる領域との間に電気抵
抗率の極めて高い絶縁層を形成しなくても、電極
層間において感歪抵抗層のみを通る経路が受歪構
造部材から確実に絶縁され得る。すなわち、電極
層と受歪構造部材との間にダイオードを形成し、
ダイオードの持つ整流作用を利用して、電極層と
受歪構造部材との間に高い電気抵抗を有する絶縁
層が形成され得る。これにより、感歪抵抗体とな
る多層薄膜層の最外層が良好な歪−電気抵抗変換
作用を示す。その結果、感歪抵抗体による歪検出
の信頼性が向上する。
第１図は、従来の歪ゲージの一使用例を示す略
図的断面図である。第２図は、この発明の一実施
例を示す略図的断面図である。第３図は、第２図
に示した実施例の等価回路図である。第４図は、
第２図に示した実施例を外部電源に接続した状態
を示す等価回路図である。第５図は、第２図に示
した実施例を応用した圧力センサの具体的構造を
示す縦断面図である。第６図は、この発明のさら
に他の実施例の等価回路図である。 図において、１４，３５，５１は受歪構造部
材、１７は多層薄膜層、１７ａ，６１，６２，６
３，６４は多層薄膜層の最外層となる感歪抵抗薄
膜層、２１ａ，２１ｂは電極、２２，２３，６
５，６６，６７，６８はダイオード。
図的断面図である。第２図は、この発明の一実施
例を示す略図的断面図である。第３図は、第２図
に示した実施例の等価回路図である。第４図は、
第２図に示した実施例を外部電源に接続した状態
を示す等価回路図である。第５図は、第２図に示
した実施例を応用した圧力センサの具体的構造を
示す縦断面図である。第６図は、この発明のさら
に他の実施例の等価回路図である。 図において、１４，３５，５１は受歪構造部
材、１７は多層薄膜層、１７ａ，６１，６２，６
３，６４は多層薄膜層の最外層となる感歪抵抗薄
膜層、２１ａ，２１ｂは電極、２２，２３，６
５，６６，６７，６８はダイオード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 加えられる力に応じて歪を発生する受歪構造
部材と、 前記受歪構造部材の上に直接、蒸着形成され、
かつ複数の半導体層を含む多層薄膜層と、 前記多層薄膜層の最外層の上に形成された複数
個の電極層とを備え、 前記受歪構造部材は導電材料からなり、前記多
層薄膜層の最外層が前記歪に従つてその電気抵抗
が変化する感歪抵抗層であり、前記複数の半導体
層が前記電極層と前記受歪構造部材との間にダイ
オードを構成している、歪センサ。 ２ 前記多層薄膜層は、ｎ−ｉ−ｐ型半導体の多
層薄膜層である、特許請求の範囲第１項に記載の
歪センサ。 ３ 前記多層薄膜層は、ｐ−ｉ−ｎ型半導体の多
層薄膜層である、特許請求の範囲第１項に記載の
歪センサ。 ４ 前記多層薄膜層は、ｎ−ｉ型半導体層であ
り、前記電極層と前記受歪構造部材との間でシヨ
ツトキバリア・ダイオードを形成している、特許
請求の範囲第１項に記載の歪センサ。 ５ 前記多層薄膜層は、ｎ−ｉ型半導体の多層薄
膜層からなり、かつその多層薄膜層のｉ型半導体
層が薄膜絶縁層を介して前記受歪構造部材に密着
形成されている、特許請求の範囲第１項に記載の
歪センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232499A JPS60124878A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232499A JPS60124878A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 歪センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124878A JPS60124878A (ja) | 1985-07-03 |
| JPH0447763B2 true JPH0447763B2 (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=16940280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58232499A Granted JPS60124878A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124878A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2673138B2 (ja) * | 1988-03-25 | 1997-11-05 | 株式会社イシダ | 荷重検出用ひずみゲージ構造 |
| TW200732642A (en) * | 2005-11-07 | 2007-09-01 | Rohm Co Ltd | Semiconductor pressure sensor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55113381A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | Hitachi Ltd | Semiconductor displacement transducer |
-
1983
- 1983-12-08 JP JP58232499A patent/JPS60124878A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60124878A (ja) | 1985-07-03 |
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