JPH049769A - 圧電型加速度センサ - 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、工業計測、車両および航空機等各種の分野
において用いられる圧電型加速度センサに係わり、特に
耐衝撃性の向上を図った圧電型加速度センサに関する。

「従来技術」 第３図は従来の圧電型加速度センサの一例を示す回路図
であり、この図に示すように、膜状の圧電素子１の一端
かＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２のゲー　トに接続
され、他端が接地されている。

そして、ＦＥＴ２のソースには電源■５．が印加され、
ドレインか抵抗３を介して接地されている。

ドレインと抵抗３との接続点に出力端子ＴＯが接続され
ている。

このような構成の圧電型加速度センサにおいて、衝撃が
加わると、この衝撃の大きさに応じた電圧が圧電素子１
に生し、この電圧に応じた信号が加速度情報としてＦＥ
Ｔ２のソースから出力される。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の圧電型加速度センサにおいて
は、圧電素子１に発生する電圧かＦ’ＥＴ２の耐電圧以
上になると、同ＰＥＴ　２か電気的に破壊されるという
問題かあった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、圧
電素子に生しる電圧がＦ　Ｅ　Ｔの耐電圧以」二にな−
でも、該ＦＥＴ２が電気的に破壊さｆｔない圧電型加速
度センサを提供４−るごとを目的としでいる。

［課題を解決するための手段−１ 上述した問題点を解決ヰるために、本発明し」；れば、
圧電素子と、この圧電素子のインピーダンスを変換４″
る半導体素子とを備え、衝撃の大きさに応じて前記圧電
素ｆに生じる電圧を前記半導体素子を介して加速度情報
と１．て出力する圧電型加速度センサにおいて、 前記半導体素子の耐電圧以下にしきい値電圧を設定した
ＭＩＭ型ダイオードを前記圧電素ｒに並列に設けること
を特徴と本る。

［−作用　］ この発明の構成によむば、圧Ｎ素子からヰじる電圧かＭ
ｌｌ＼４型ダイオードのし、きい値電圧を超えると、す
なわち、Ｍ　Ｉ　Ｍ型ダイオードσ）しきＬ）値電圧を
超スる電圧が生しる衝撃か圧電、素−ｒに加′ｉ）ると
、Ｍ　Ｉ　Ｍ型ダイｔ−１か導電性を示し２、圧電素子
の両端か短絡さ第１る。しノ、−か−・て、半導体素丘
に電圧か印加さオ″１．ないので、ごオ′；か電気的に
破壊さ第１ることがない。

［実施例　１ 以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図（，１４、この発明の一実施例である圧電型加速
度センサを示す回路図であり、この図に下すように、上
述した従来の圧電型加速度センサを構成する圧電素子ｌ
にＭ　Ｉ　Ｍ　（メタル・インノコし一一り・メタル）
型ダイオード４か並列に接続されている。、 このＭＩＭ型ダイオード４は、通常の接合型ダイオード
と責なり、第２図に示すように電汁−電流特性が双方向
の対称的な立ｌ−りを示し１、その立−１ユリ電圧■ｉ
ｈ（または−Ｖｔｈｌｔ、きい値電圧）を境に絶縁体か
ら良導体に変化−１るものである。この実施例において
は、Ｍ　ｉ　Ｍ型ダイｔ−）・４のしきい値電圧■ｔｈ
（または−ｖ’ｔｈ）かＦ［Ｔ２の耐電圧Ｖｅよすも低
く設定されている１、この１１）に設定すること？、−
よＩ）、Ｍ　Ｉ　Ｍ型ダイ−４・−１・４のしきい値電
圧’ｉ：’ｔｈを超人る電圧か生じる衝撃が圧電素子１
に加わ−）でも、同ダイオードか短絡状態になるので、
Ｆ　Ｅ　Ｔ　２に；−の電圧か加わらず、電気的に破壊
さねない。、ノ５お、Ｍ　Ｉ　Ｍ型ダイオード４として
は、例λばアルミニム（Ａｃ）！極間に酸化アルニウム
（Ａ（７２０３）層を形成したものや、金（Ａｕ）やア
ルミ；、ウム電極十にポリイミド系の高分子を１、　Ｂ
　（ランクミファ・プロジェット）法により超薄膜とし
て形成し、その」二に前記電極と同様の電、極を被覆し
たものが知ら右ている。

ここで、具体例に一ついて説明する。

まず、圧電素子１を次のように作製する。

厚さ１１００Ｉ１のｒ’ＶＤＦ圧電フィルムを、２枚の
厚さ１．０ｍｍのガラスエポキシ板の間に挾スで接着し
、た後、５ｍｍ角に切断する。次いで、切断しでてきあ
がったチップの一方の面にこれと同面積（−ｍ−つの而
の面積）のしんちゅうブロックを荷重体（Ｉｇ）として
接着４″る。そして、これを直径９　ｍｍ、厚さ０　、
７　ｍｍの！ルミナ製基板に接着（，５、そして、これ
を金属繊維−プラスチ・・ツク複合体ノールト樹脂でご
きたバック−）内に収納する。、このＩ＋、型素子ｌに
、衝撃加速度とし２て１００００Ｇを加λたところ、Ｐ
ＥＴ　２の耐電圧よりも高い値の電圧が生じた。

次に、Ｍ　Ｉ　Ｍ型ダイオード４を、金−ポリイミド１
．、、　Ｂ膜−金により作製し、その１．きい値電圧■
ｔｈかＦ　Ｅ　Ｔ２の耐電圧の９５％になるように設定
した。

このように作製した圧電素子１．ＭＩＭ型ダイｔ　−ト
４を使用し、１００ＯＯＧの衝撃加速度を１００回加え
たが、ＰＥＴ　２は一度も破壊さねなかった。１ｉ゛た
、試験前後での感度の変動は：ｆ＝　Ｉ　０％以下であ
った。なお、ＭＩＭ型ダイオード４として、アルムニウ
ムー酸化アルミニ１クム−アルミニウムにより作製した
ものであっても、）記試験結果と同様てあ−・た。また
、Ｍ　Ｉ　Ｍ型ダイｔ−）・４を使用しない場合には、
２回目てＦＥ　′ｒ２が電気的に破壊された１、また、
Ｍ　Ｉ　Ｍ型ダイオードの代わりに接合型グイオートを
使用した場合には、−゛方向の衝撃についてはＩパＥＴ
２の電気的破壊は生じなかったか、逆方向の衝撃につい
ては電気的破壊が生じた。

しかして、ＦＥＴ　２の耐電圧よりも低いしきい値電圧
のＭＩＭ型グイオーＦ’　４を圧電素子１に並列に接続
することによって、ＰＥＴ　２の耐電圧以上の電圧が圧
電素子１から生じる衝撃力が該圧電素子ｌに加わっても
、ＦＥＴ２が電気的に破壊しないことが理解できよう。

なお、上記実施例においては、圧電索子ｌのインピーダ
ンス変換素子としてＦＥＴ２を使用したが、これに限定
されず、演算増幅器（ＯＦアンプ）などを使用しても良
い。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば、圧電素子と、こ
の圧電素子のインピーダンスを変換する半導体素子とを
備え、衝撃の大きさに応じて前記圧電素子に生じる電圧
を前記半導体素子を介して加速度情報として出力する圧
電型加速度センサにおいて、前記半導体素子の耐電圧以
下にしきい値電圧を設定したＭＩＭ型グイオートを前記
圧電素子と並列に設けたので、圧電素子に発生する電圧
が半導体素子の耐電圧以上になる衝撃が該圧電素子に加
わっても、半導体素子が電気的に破壊されることかない
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である圧電型加速度センサ
の構成を示す回路図、第２図は同実施例を構成するＭＩ
Ｍ型ダイオードの電圧−電流特性を示す特性図、第３図
は従来の圧電型加速度センサの構成を示す回路図である
。 １　・・・・圧電素子、２・・・・・・ＦＥＴ（半導体
素子）、４　・・・ＭＩＭ型ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　圧電素子と、この圧電素子のインピーダンスを変換す
   る半導体素子とを備え、衝撃の大きさに応じて前記圧電
   素子に生じる電圧を前記半導体素子を介して加速度情報
   として出力する圧電型加速度センサにおいて、 前記半導体素子の耐電圧以下にしきい値電圧を設定した
   ＭＩＭ（メタル・インシュレータ・メタル）型ダイオー
   ドを前記圧電素子に並列に設けることを特徴とする圧電
   型加速度センサ。